高强度脉冲磁场对辣根过氧化物酶活性的影响

以辣根过氧化物酶(HRP)为原料,研究磁场强度和脉冲数在不同处理温度下对HRP活性的影响。结果表明,磁场强度小于1T时,脉冲磁场对辣根过氧化物酶有激活作用,随着脉冲数的增加,激活作用逐渐降低;磁场强度大于1T时,脉冲磁场对辣根过氧化物酶的活性有抑制作用,且随着脉冲数的增加,抑制作用逐渐增强;3.5T是脉冲磁场对辣根过氧化物酶活性的抑制作用显著增强的一个拐点值;较高的处理温度可以增强磁场对辣根过氧化物酶活性的抑制作用。4.5T,40℃,40个脉冲时HRP的活性降低了90%。PMF处理后的酶液在4℃下贮藏,48h后HRP的活性仍缓慢下降,无再生现象。

高强度脉冲电场应用于食品的巴氏杀菌

由高压脉冲发生器产生的高强度脉冲电场来处理液态食品,可以灭治食品中的腐败菌和病原微生物,延长食品的保藏期和维持食品的安全性。这是一种不用加热的巴氏杀菌方法。专家们认为,这种方法是一种有前景的新的食品加工工艺。

高强度脉冲紫外催化氧化技术去除挥发性有机物的研究

为解决传统紫外汞灯在光催化氧化技术中对挥发性有机物治理效果有限的问题,采用光谱范围覆盖200~1100nm波段的脉冲紫外氙灯作为光催化氧化技术中的紫外光源,产生的脉冲强光辐射强度高,可以获得更好的挥发性有机物去除效果。实验证明,高强度脉冲紫外光催化氧化技术对废气中对二甲苯与间二甲苯、邻二甲苯、非甲烷总烃的去除效率均可达到90%以上,对废气中苯和甲苯的去除效率也超过了80%。

高强度脉冲电场在食品巴氏杀菌中的应用

加热处理是食品工业中为增长货架期、保持食品安全性、减少腐败菌和微生物污染的最常用的一种方法。然而,热处理对产品的风味。滋味和营养价值会产生一些副作用,因而目前非加热处理食品正得到人们的关注。已有的非加热处理保藏技术包括:添加防腐剂以控制微生物生长、辐射处理以抑制微生物、物理离心处理以除去微生物、低温贮藏以减缓微生物生长,或两种以上这些方法结合使用。食品工业中有几种新技术,在替代热处理方面具有一定的潜力。这些方法包括:脉冲电流、振动磁场、流体静压、强光脉冲、辐射、抑菌及杀菌剂。

高强度脉冲磁场对酵母菌、金黄色葡萄球菌的杀灭效果

主要研究高强度脉冲磁场(PMF)对细菌的杀灭效果。以酿酒酵母、金黄色葡萄球菌为原料研究磁场强度和脉冲数对细菌残留率的影响。结果表明:磁场强度和脉冲数对酵母菌的杀灭效果均有显著影响。在脉冲数为25,场强为2.5和4.5 T时,酵母菌的残留率均出现谷值。磁场对金黄色葡萄球菌的杀灭效果随着磁场强度及脉冲数的增加不断增强,在脉冲数为35磁场强度为4.5 T时杀菌效果最好,金黄色葡萄球菌的残留率仅为0.7%左右。

高强度皮秒脉冲电场对人宫颈癌HeLa细胞的生长抑制及凋亡诱导作用

目的探讨高强度皮秒脉冲电场对体外培养的人宫颈癌细胞HeLa的生长抑制和凋亡诱导作用。方法体外培养人宫颈癌细胞HeLa,将细胞分为处理组(在高强度皮秒脉冲电场处理)及正常对照组(未经高强度皮秒脉冲电场处理)。固定脉宽、频率、场强,按脉冲个数1002、005、001、0001、5002、000分为6个处理组,利用MTT比色法检测脉冲电场对HeLa细胞的生长抑制作用和量效关系。检测细胞存活率发生显著变化的5001、0002、000组细胞的Caspase3活性。根据MTT及Caspase结果,只选取Caspase 3活性高的脉冲个数2000组加入罗丹明123探针后于激光共聚焦扫描显微镜下检测HeLa细胞线粒体跨膜电位。结果 MTT证明高强度皮秒脉冲电场对HeLa细胞有杀伤作用且存在剂量-效应关系,细胞存活率随脉冲个数的增加而降低,脉冲个数100、200、500、10001、5002、000处理组及正常对照组HeLa细胞存活率分别为96.23%±0.76%,94.11%±2.42%,90.31%±1.77%,64.59%±1.59%,32.95%±0.73%,23.85%±2.38%,100%,各处理组与正常对照组比较差异有统计学意义(P<0.01)。脉冲个数500、1000、2000及正常对照组Caspase 3吸光度值(A值)分别为0.174±0.012,0.232±0.017,0.365±0.016,0.122±0.011,各处理组均高于正常对照组(P<0.05)。脉冲个数2000组线粒体跨膜电位荧光强度(76.66±13.38)明显低于正常对照组(155.81±2.33,P<0.05)。结论高强度皮秒脉冲电场对HeLa细胞有生长抑制作用,其机制可能是通过线粒体途径诱导细胞凋亡。

不同脉冲高强度聚焦超声辐照方式损伤离体灌注猪肝的实验研究

目的比较不同脉冲高强度聚焦超声(HIFU)辐照方式损伤离体灌注猪肝靶区临近含较大血管时的损伤情况,为临床应用提供依据。方法建立离体猪肝经肝动脉和门静脉的体外循环灌注模型,在B超引导下选择直径为4 mm血管,于血管方向离管壁3 mm位置给予相同剂量PHIFU辐照。实验组选择脉冲波,对照组用连续波,辐照结束后观察声通道血管及靶区损伤情况,并取血管与靶区处组织送病理检查。结果 PHIFU相同剂量辐照声通道内含4 mm大血管后,实验组和对照组的声通道血管均未见损伤,两组凝固性坏死体积比较存在差异(P<0.05),实验组坏死体积大于对照组。声通道血管进行HE染色、血管弹力纤维和胶原纤维染色显示没有损伤,实验组和对照组没有差别(P>0.05)。结论当靶区临近含有较大血管时,脉冲辐照能够提高HIFU治疗效率,有效的形成损伤,且不会损伤血管。

脉冲高强度聚焦超声在治疗中的应用

脉冲高强度聚集超声不像传统的高强度聚焦超声发射连续波消融组织,而是脉冲超声辐照局部组织机械能量的不连续积累。脉冲高强度聚焦超声辐照局部组织可以促进基因的转染和表达、靶向传输药物治疗肿瘤以及增强超声微泡造影剂的溶栓作用。本文综述了其在肿瘤、溶栓等方面的应用研究进展。

高强度电磁脉冲对光纤的影响及防护措施

光缆在高强度电磁脉冲的作用下，会引起光纤传输特性的变化，导致模间色散的增加和信号的失真。主要论述了光缆在高强度电磁脉冲影响下的非线性效应，并提出了有效的防护措施。

紧凑型拍瓦级高强度短脉冲激光器研究进展(特邀)

拍瓦激光装置在粒子加速、二次粒子源产生、惯性约束聚变和放射治疗等特定研究领域体现出重大应用价值。截止2020年,全球范围超过100台超快超强拍瓦激光装置已经建成和正在建设中。为了更好地推进超快激光科学及应用的发展,充分向科研人员开放这些大型激光装置的使用权限并提供技术支持,拍瓦激光装置按照地域被划分在不同的运营组织进行管理,主要分布在北美、欧洲和亚洲等地区。将以世界上强激光科教组织机构为线索,对紧凑型拍瓦级高强度短脉冲激光装置的技术路线、激光参数和相关技术的最新情况展开综述。

相关函数法用于监控脉冲高强度聚焦超声治疗的准确性研究

目的探讨脉冲高强度聚焦超声(PHIFU)治疗过程中超声监控的准确性,提高PHIFU治疗中超声判断组织坏死的灵敏度。方法采用定点辐照牛肝组织的方法,按治疗剂量设定为A组(2000 J)和B组(1440 J),A、B两组再根据占空比不同分为A1组:100 W连续波辐照20 s,A2组:100 W占空比50%的脉冲波辐照40 s,A3组:100 W占空比40%的脉冲波辐照50 s;B1组:120W连续波辐照12 s,B2组:120 W占空比50%的脉冲波辐照24 s,B3组:120 W占空比40%的脉冲波辐照30 s。观察各组辐照后超声图像出现灰度变化,并对辐照前后图像进行相关函数分析,比较灰度变化与相关函数二者对坏死判断的准确性。结果超声图像灰度增强用于判断PHIFU辐照后损伤的判对率仅为51%,相关函数法判对率可达到85%,明显高于超声灰度增强的方法。结论 PHIFU辐照损伤的监控不能仅依赖于超声图像灰度变化,相关函数法能够更为准确、灵敏的判断PHIFU所致的组织损伤。

B超监控脉冲高强度聚焦超声的可行性

目的探讨B超监控脉冲高强度聚焦超声(PHIFU)辐照的可行性。方法将高强度聚集超声(HIFU)治疗系统设置为脉冲工作状态,调整脉冲重复频率为4Hz,辐照剂量分别为180、240、300J,每个剂量又分为4个占空比时间组(1%～4%)。PHIFU定点辐照离体牛肝组织,辐照结束后比较靶区辐照前后的声像图变化和灰度值变化,切开牛肝组织肉眼观察靶区的形态变化,重复实验10次。取靶区与正常组织交界处组织行HE染色。结果 PHIFU辐照离体牛肝组织后,靶区B超图像出现低回声区,靶区灰度差值为负值,且各剂量下所有占空比时间组灰度差的负值比较差异无统计学意义(P均>0.05)。各剂量下,占空比为1%～3%的PHIFU辐照后切开靶区组织有清亮液体流出,靶区仅见空洞,其内未见凝固性坏死;占空比为4%的PHIFU辐照后可见泥浆样液体流出。结论通过观察PHIFU辐照后的灰度值和声像图变化,可以间接指导制定治疗剂量和判断治疗效果。

用高强度光脉冲实现光标记的方法

本文提出一种利用高强度光脉冲来产生和提取光标记的新方法 。

靶区血管与声轴成角对脉冲高强度聚焦超声表面消融的影响：实验研究

目的探讨靶区血管与声轴成角对脉冲高强度聚焦超声(PHIFU)表面消融的影响。方法选取30只新西兰大白兔,获取胸主动脉。采用仿组织蛋清体模,在预定消融靶区埋入兔胸主动脉,根据其与声轴成角分为0°、45°和90°组,并设空白对照组,每组10个。在B超监控下采用PHIFU行表面消融,每组治疗参数设置相同。消融过程中对血管面靶区测温,消融后逐层切开体模行肉眼和超声观察,计算每组总体积(V)并进行比较,对辐照区血管行病理检查。结果空白对照组体模边缘为完整强回声带,而0°、45°、90°组血管周围部分呈低回声。空白对照组血管后面最高温度为(98.60±5.76)℃,0°组为(98.90±7.09)℃,45°组为(71.10±13.85)℃,90°组为(70.20±9.14)℃;空白对照组与45°组、90°组比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。空白对照组总坏死体积为(40 709.70±3 193.31)mm^3,0°组为(40 029.02±3 580.17)mm^3,45°组为(34 562.59±3 883.26)mm^3,90°组为(36 737.01±3 278.68)mm^3;空白对照组与0°组比较差异无统计学意义(P>0.05)。血管病理检查示部分弹性纤维断裂,45°和90°组可见碎裂的细胞核。结论当靶区血管与声轴夹角为0°时,对靶区能量沉积影响最小,夹角为45°、90°时对血管壁破坏作用更强。

脉冲与连续高强度聚焦超声对离体牛肝表面消融的效果比较

目的比较脉冲高强度聚焦超声(pulsed high-intensity focused ultrasound,PHIFU)与连续高强度聚焦超声(continuous high-intensity focused ultrasound,CHIFU)表面消融模式的消融效果,探讨优化HIFU表面消融模式的辐照策略。方法将40块牛肝组织按辐照方式不同分为A组(30块,PHIFU表面消融模式)和B组(10块,CHIFU表面消融模式),A组再按占空比均分为A1(10%)、A2(30%)、A3(50%)3个亚组,每个亚组10块。B超监控下,A、B组分别采用PHIFU与CHIFU表面消融模式对靶区进行辐照,辐照同时记录靶区内部温度,辐照后观察靶区边缘及其内、外未辐照区损伤情况,测算能效因子并分析温度时间曲线。结果能效因子:A1组<A2组<A3组<B组。靶区外部:仅B组出现明显热损伤;靶区边缘:各组均可形成封闭隔离带,A1组呈液性坏死,其余组呈凝固性坏死;靶区内部:组织损伤程度随占空比增大而增大。内部温度:除A1组,其余组最高温度均超过60℃。结论 PHIFU较CHIFU在提高消融效率、减少靶区外组织损伤上更有优势。PHIFU表面消融时,调整占空比可改变靶组织内部未辐照区的温升及损伤情况。

脉冲高强度聚焦超声联合微泡介导兔肝VX2移植瘤细胞凋亡的研究

目的:探讨脉冲高强度聚焦超声(pulsed high intensity focused ultrasound,PHIFU)联合微泡(microbubbles,MBs)以非热效应导致兔肝VX2移植瘤细胞凋亡。方法:建立兔肝VX2移植瘤模型,将36只荷瘤兔随机分为对照组、PHIFU辐照组和PHIFU+MBs辐照组。PHIFU辐照参数为频率0.87 MHz、空间峰值声强(spatial peak intensity,ISP)5900 W/cm2、脉冲重复频率100 Hz、占空比15%、辐照时间90 s,MBs采用0.1 m L/kg Sono Vue。HIFU辐照后1 d处死动物,取部分肿瘤组织采用TUNEL法检测细胞凋亡,免疫组化染色检测PCNA抗原,剩余肿瘤组织进行2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride,TTC)染色观察。结果:对照组、PHIFU组和PHIFU+MBs组经TTC染色后,肉眼可见肿瘤组织被均匀红染,表明各组均无肉眼可见的凝固性坏死形成。TUNEL法检测发现,对照组发现少量阳性染色的肿瘤细胞,PHIFU组和PHIFU+MBs组见较多细胞核棕褐色染色的阳性细胞。PCNA检测结果表明,对照组靶区见大量着色部位在肿瘤细胞核的阳性细胞,而PHIFU组和PHIFU+UCA组阳性染色细胞少。PHIFU辐照组和PHIFU+UCA辐照组凋亡指数(apoptosis index,AI)比对照组高,增殖指数(proliferating index,PI)比对照组低(P=0.000);PHIFU+MBs辐照组AI最高,PI最低(P=0.000)。结论:PHIFU联合MBs可促进兔肝VX2移植瘤细胞凋亡。

高强度光脉冲可有效减少鸡肉以及食品接触材料表面的致病菌

一项最新的研究显示：高强度光脉冲（High intensity pulsed light）可以有效减少鸡肉以及食品接触材料表面的致病菌。

高强度EMP对光纤传输特性的影响

光缆在高强度电磁脉冲（ＥＭＰ）的作用下，会引起光纤传输特性的变化，导致模间色散增加和信号失真。本文主要论述光缆在高强度电磁脉冲影响下的非线性效应，并提出了有效的防护措施。

直流脉冲场作用下穿孔悬液细胞跨膜电压计算模型

细胞膜穿孔期间,膜电导率大幅度提高,正常生理条件下的悬液细胞跨膜电压(Transmembranevoltage,TMV)计算模型不再适用。我们建立了高强度直流脉冲电场作用下,均匀悬液中穿孔细胞跨膜电压的计算模型。首先将膜电导率不均匀分布的穿孔悬液细胞等效为一小球,然后根据有效介质理论求出细胞悬液的平均场,用其代替难于精确求解的实际场,最后利用穿孔单细胞膜电压计算公式,建立悬液中穿孔细胞膜电压的计算模型。模型表明在穿孔期间,细胞膜跨膜电压和外加电场大小,细胞膜穿孔临界角,细胞半径,细胞质、细胞膜和膜外溶液的电导率、细胞排列以及细胞浓度等参量有关。