美国NOVA出版社最新书刊介绍生物光子学研究院郭周义教授研究成果

近期，美国 NOVA 出版社出版了书刊《Graphene Oxide： Synthesis ， Mechanical Properties and Applica-tions》，介绍了氧化石墨烯及其衍生物在合成、物理化学性质，以及在生物医学、电磁屏蔽材料和能源、环保等研究领域中的最近进展．生物光子学研究院郭周义教授应邀负责编写该书的第二章“Applications of Gra-phene-Based Nanomaterials in Cancer Research”，由青年教师刘智明博士为执笔者及第一作者，郭周义教授为通讯作者负责统稿．

中医五态人格、中医体质类型与大学生心理健康水平的关系研究

本研究采用量化研究方法,对广东省某大学400名大学生进行了中医五态人格测验、中医体质辨识以及心理健康水平评估,旨在探讨中医五态人格类型与中医九种体质类型对大学生心理健康状况的影响,研究相关作用机制。研究结果显示:平和体质类型的大学生心理健康状况更佳,而太阴人格类型的学生心理健康状况较差;太阴人格与多种偏颇体质得分呈正相关,而与平和质得分呈负相关。平和质和阴阳平和人格与SCL-90各项目得分呈负相关。相关结果提示这些特质与较好的心理健康状态相关,偏颇体质和太阴人格与较差的心理健康状态相关。本研究显示了在心理健康干预中考虑个体的体质和人格特征的重要性,有关结果为高校心理健康教育和干预提供了新的视角和依据。In this study, a quantitative research method was used to assess the psychological health of 400 college students from a university in Guangdong Province, China, by taking the Chinese Medicine Pentamorphic Personality Test (CMPT), Chinese Medicine Physique Recognition (CMPR), and Psychological Health Level Assessment (PHA), aiming at exploring the effects of the five personality types in Chinese Medicine (CMP) and the nine body types in Chinese Medicine (CMP) on the psychological health of college students, and investigating the related mechanisms. The results of the study showed that the psychological health status of university students with Pinghe constitution type was better, while the psychological health status of students with Taiyin personality type was worse;Taiyin personality was positively correlated with the scores of multiple biased constitution types, while it was negatively correlated with the scores of Pinghe constitution. Equanimity and yin-yang equanimity personality were negatively correlated with SCL-90 scores on all items. The correlation results suggest that these traits are associated with better mental health status, and that biased body mass and Tai Yin personality are associated with poorer mental health status. This study shows the importance of considering individual’s somatic and personality traits in mental health interventions, and the related results provide new perspectives and bases for mental health education and interventions in colleges and universities.

原子力显微镜研究不同刺激条件下T细胞的形态和生物力学特性

T细胞的抗原识别和活化可以直接影响整个免疫应答的性质、效能和结果,在人体免疫反应中具有核心作用。细胞的形态结构和力学特性决定着细胞的功能的发挥。利用原子力显微镜(AFM)从纳米水平和皮牛顿量级探测分析静息的T细胞和不同刺激剂(超抗原SEA和植物凝集素PHA)活化的T细胞的形态结构和生物力学特性。研究发现静息的T细胞呈较为规则的圆形,细胞表面相对光滑均一,活化后细胞高度和体积明显增大,体积增大为静息T细胞的2~3倍,高度增加了约50%,这是T细胞经过刺激剂活化后增殖、分化而增大的表现。同时发现活化后的T细胞表面粗糙度增大,细胞表面形成100 nm^1μm颗粒状团簇结构。这种微纳结构域的形成与T细胞经过活化后细胞表面分子表达和细胞因子的分泌有关,并且与免疫突触的形成和功能发挥密切关联。经过PHA和SEA活化后的T细胞表面粘附力增大,是静息的T细胞的3-6倍,而细胞硬度明显减小,这种力学特性的变化有利于T细胞与病原体的相关作用从而清除病原体。通过AFM的研究,可以进一步的了解T淋巴细胞形态变化与细胞行为之间的关系,为更好地理解T细胞的结构与功能提供了更多可视化的依据。

基于经穴生物电信号探讨睡眠异常备考大学生经络特征及钵音助眠的效用机制

目的 研究睡眠异常备考大学生经穴生物电信号与失眠症状的相关性,观察颂钵疗法的助眠作用,基于经穴电特征探讨钵音助眠的作用机制。方法 采用系统状态电子测量仪检测54名睡眠异常备考生体表左右十二原穴及八脉交会穴的生物电信号值,并与睡眠损害指数量表(SII)进行相关性分析。自上述54名大学生中随机抽取30名受试者,采用随机数字表法分为观察组(15名)和对照组(15名)。观察组每晚进行钵音被动聆听干预(连续7 d,每日1次),对照组无干预,干预前后2组进行SII评分和生物电信号检测。结果 54名睡眠异常备考生心经、胃经、肾经、肝胆经等处经穴电信号值与失眠症状的严重程度显著相关(P均<0.05)。观察组和对照组各14名受试者完成研究。观察组受试者干预后早醒和躯体功能紊乱显著改善(P均<0.05),且右神门穴、右太冲穴、右冲阳穴的生物电信号值有显著变化(P均<0.05),对照组各穴的生物电信号值均无明显变化(P均>0.05)。观察组受试者干预后左太溪穴、右冲阳穴、右丘墟穴、左照海穴、右公孙穴处电信号值与对照组比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。结论 睡眠异常备考生的失眠症状与经穴生物电信号值有较高相关性。颂钵疗法通过影响心经、胃经、肾经、肝胆经等发挥缓解肌肉紧张、疏散情志、安神定志的作用,从而显著改善早醒、躯体功能紊乱等失眠症状,达到助眠目的。

生物医学微波热声成像

微波热声成像是一种以生物组织电特性差异为原理基础的多物理场耦合成像方法.其采用脉冲微波作为激发源,通过热弹性效应产生的超声波呈递深层生物组织的结构与功能信息,融合了微波成像高对比度和超声成像高分辨率的优点.目前已在无损脑结构成像、乳腺肿瘤筛查、人体关节炎成像、肝脂肪含量检测等方面展现出了广阔的医学应用前景,有望成为新的物理医学影像方法.本文对微波热声成像技术的物理原理、系统装置以及近来的代表性研究进展进行了系统性的介绍,并分析探讨了微波热声成像技术值得关注的发展方向以及面临的挑战.

基于光子学技术研究弱光胁迫早期拟南芥光合损伤机理

弱光限制植物的光合作用,降低了光合作用效率,造成农业产量下降。本文主要研究了弱光处理早期,拟南芥光合作用相关指标的变化。研究中发现在弱光处理的早期,植株生长表型和最大光化学效率(Fv/Fm)没有明显变化,实际光化学效率Y(II)以及光系统电子传递效率(ETR)下降较明显。此外,弱光处理原生质体,利用2',7'-二氯二氢荧光素二乙酯(dichlorofluorescin diacetate,H2DCF-DA)染色,共聚焦显微镜观察,发现细胞中有较明显的活性氧(ROS)合成,且定位于叶绿体。该研究结果为植物弱光耐受性的研究提供理论依据。

原发性肝癌不同中医证型患者舌色的光谱测色及其色度学比较研究

目的:应用光谱测色法检测原发性肝癌不同证型患者的舌色资料,并进行其舌色的色度学比较研究,探讨原发性肝癌不同辨证分型的舌色特点以及舌色和证型之间的关系。方法:应用光谱测色法采集133名原发性肝癌患者的舌色数据资料,根据临床特点辨证为肝郁脾虚、湿热蕴结、肝肾阴虚、气滞血瘀4类证型,观察各证型色度坐标、主波长分布、兴奋纯度的变化特点和CIELAB均匀色彩空间分布特点,比较各型色度角、彩度的区别,并分析不同证型之间总色差、明度差、色度差、饱和度差、色相差等参数的区别。结果:原发性肝癌患者不同证型舌色的色度坐标分布不同;气滞血瘀型的主波长分布明显不同于其他3个证型;兴奋纯度值在肝郁脾虚、湿热蕴结、肝肾阴虚型肝癌患者呈现为逐渐增加的特点(P<0.01);不同证型舌色于CIELAB三维色空间分布区域不同;色度角结果提示气滞血瘀型为负值,与其他3型明显不同(P<0.01);肝郁脾虚、湿热蕴结、肝肾阴虚型的彩度值呈现为逐渐增加的特点(P<0.01),与兴奋纯度的结果一致;色差比较中,以人眼观察能力为衡量方式的结果量化了不同证型舌色的各矢量差别。结论:原发性肝癌不同证型患者的舌色存在着明显色差,与临床舌色的特点相符,这将为原发性肝癌中医辨证分型标准的统一提供客观参考,有利于舌诊度量的标准化与规范化。

经络腧穴的光学特性研究进展

现已成熟并仍有巨大潜力的光子学技术与热、电、磁等一起成为研究经络腧穴的热门手段,经络腧穴光学特性的探索不仅为其存在提供了客观依据,而且为其实际应用提供了生物物理学依据。总结目前用于经络腧穴研究的光学检测方法原理,重点综述了经络腧穴的超微弱发光、经脉红外辐射路线的客观显示、腧穴的红外辐射光谱及循经激光传输等方面的最新研究进展,以期对光子学手段在经络腧穴的研究上有一个全面的认识。

共聚焦激光扫描显微镜及其在神经科学研究中的应用

目的:共聚焦激光扫描显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)是一种新兴的显微图像检测技术,能够进行光学切片、活体检测、三维重构等,并且能够获得较之普通光学显微镜更高的空间分辨率。本文旨在讨论CLSM及其在神经科学中的应用。方法:通过大量调研文献,从细胞、亚细胞及分子水平上详细阐述了CLSM在神经科学领域中的应用。结果:相比传统光学显微镜,CLSM更适合在神经科学的细胞等层次上进行成像和活体观测试验。结论:CLSM作为一种精密的观察工具,已广泛应用于神经科学研究,为推动神经科学的发展做出了贡献。新的双光子共聚焦显微镜由于其自身的优点在神经科学研究中将具有很大的发展空间。

生物可降解聚乙二醇-嵌段-聚乳酸的协同给药研究

肿瘤单一药物治疗的效果往往不佳,且易产生耐药性,因此,肿瘤的多药协同治疗具有明显优势,并逐渐引起重视。本工作基于具有良好生物相容性和生物可降解性的聚乙二醇-嵌段-聚乳酸(PEG-b-PLA)两嵌段聚合物,物理包埋两种化疗药物,阿霉素(Doxorubicin,DOX)和喜树碱(Camptothecin,CPT),实现两种化疗药物的共传输、药物释放与协同给药,表现出良好的抗肿瘤活性。

光学相干层析成像技术对关节软骨组织解剖分层表现对照研究

光学相干层析成像技术是一种高分辨率、非创伤性成像技术,它能够利用近红外光产生软骨组织的解析图像。实验的研究目的是验证光学相干层析成像技术对软骨组织解剖分层结构的成像能力。以猪膝关节软骨为样本,选择OCT检测的软骨区域运用解剖学方法获得组织切片,显微镜下观察。调查软骨OCT成像与组织学成像的相关性。结果显示OCT所测得的所有软骨的厚度值与切片显微镜结果一致,差异无显著意义(P>0.05)。光学相干层析成像系统能够呈现软骨组织解剖分层,该技术在软骨检测和临床关节病变诊断方面具有应用前景。

金纳米棒-聚苯胺核壳纳米材料的光学相干层析成像能力研究

对比试剂的使用能够显著提升光学相干层析(OCT)的成像效果。聚苯胺(PANI)是一种有机导电聚合物,在近红外(NIR)区有着很强的光吸收。本文采用PANI对常见的OCT成像对比试剂--金纳米棒(GNRs)进行修饰,合成了PANI/GNRs核壳粒子,并对其OCT成像对比能力进行了研究。PANI/GNRs展现出良好的NIR光吸收特性;同时,PANI对GNRs的包裹也显著提升了金纳米结构的稳定性、降低了GNRs原有的毒性。选用离体猪肝组织作为检测样本,发现纳米材料使用能够显著提升OCT的成像效果。与未修饰的GNRs及PANI粒子相比,PANI/GNRs的OCT成像对比效果明显更好。因此,PANI包裹的GNRs核壳纳米材料有望成为一种低毒性且效果良好的OCT对比试剂用于生物组织成像。

微纳米光纤腐蚀动力学及其光学特性研究

利用氢氟酸(HF)腐蚀石英光纤法制备出微纳米光纤,并研究了微纳米光纤的光学特性.实验中,利用CCD和数据采集卡,对腐蚀中的石英光纤进行实时监控.结果发现,微纳米光纤的光功率损耗随直径的减小,而呈指数增加.通过OptiFDTD软件模拟微纳米光纤的电场矢量分布,发现随着直径减小,微纳米光纤的倏逝场越来越强.当微纳米光纤的直径与输入光波的波长相近时,光波几乎只沿着光纤的表面传播.结果表明,微纳米光纤具有制备简单、尺寸小、倏逝场大等优良特性,在传感器等领域具有很好的应用前景.

维生素C对光化学法诱导皮肤光损伤的光保护作用:OCT定量研究

8-甲氧补骨脂素(8-MOP)联合UVA辐射(即光化学疗法PUVA)因诱导皮肤光损伤的副作用,常被用于实验动物皮肤光损伤模型的构建。为研究维生素C(Vc)对皮肤光损伤的保护效应,本研究在Balb/c小鼠背部皮肤涂抹0.1%8-MOP溶液1h后进行UVA辐照(10 J/cn2)。然后分别涂抹7.5%、15%和30%浓度的Vc溶液的进行光保护治疗,利用光学相干层析成像分析皮肤厚度和光信号衰减的变化,从而评估Vc对皮肤的光保护作用。结果显示,相对于溶媒组,Vc治疗组皮肤厚度减小,光衰减系数增加,其中15%效果尤为明显结果表明,局部涂抹Vc溶液具有一定的光损伤保护效应。

光镊技术在生物学中的应用新进展

对流体中的微纳米材料、细胞、生物分子等进行高精度、高灵活性、无损伤操控的技术在生物医学、生物化学、纳米科学等领域的发展中有着重要的作用。作为捕获和操控的核心技术,光镊的发展和应用也越来越广泛。本文系统地描述了各类光镊的工作原理和独特功能,阐述了不同光镊技术在生物学上的应用,讨论了它们在生命科学的发展前景。

稀土卟啉近红外发光配合物在生命科学领域中的应用研究进展

稀土近红外发光材料具有独特的光物理性质,如发光谱带窄、较大的Stock位移、荧光寿命长可达毫秒级等,在医学诊断和成像、免疫分析等热门领域具有重大的应用前景。但由于跃迁选择定则,稀土离子本身的吸收系数较小,需要用特定的生色团对其进行敏化,以增强其发光性能。在众多生色团中,卟啉化合物由于其激发态能级与近红外发光的稀土离子能级较为匹配,可以较好的敏化稀土离子,获得较高的近红外发光效率,因此,近年来受到了极大的关注。本文总结了近年来近红外发光卟啉稀土配合物在生命科学领域中的应用研究进展,并对其发展前景进行了展望。

荧光相关光谱在生物化学领域中的应用

荧光相关光谱(fluorescence correlation spectroscopy,FCS)是一种通过监测荧光涨落从而获得单分子水平的分子扩散行为信息的技术。FCS高灵敏度的优点使得它已发展成为一种可以在活体外与活体内检测分子浓度、扩散系数、结合和解离常数等参数的有力工具。荧光互相关光谱(fluorescence cross-correlation spectroscopy,FCCS)是FCS技术的进一步发展,其大大扩展了FCS技术的应用范围。本文介绍了FCS及其衍生技术的原理及其在生物化学领域的应用。

蓝光光生物安全危害研究的现状分析

LED技术的发展和普及极大地满足了人们对视觉效果的追求,但是伴随而来的大量光辐射也引发了人们对于光生物安全问题的担忧。目前已知的白光LED制作方式,绝大多数都是使用蓝色LED芯片来激发黄色荧光粉,最终混合制成白光,导致其中含有大量的蓝光成分。蓝光辐射危害是目前人类受到的最主要的光辐射危害之一。本文通过对蓝光危害的产生原理、危害评价机制以及对人类的影响进行综述,旨在揭示蓝光危害的严重性,为防范蓝光危害提供理论依据和实践指导。

基于电化学发光检测技术的乳腺癌生物标记物EZH2表达定量分析

Zeste同源染色体2增强子基因(EZH2)在人类乳腺癌中过度表达,它可以被视为一个检测肿瘤的发展和转移的生物标记物。传统技术检测或定量特异性基因表达存在一些缺点,因此,本研究拟开发电致化学发光(ECL)技术来检测和量化EZH2 mRNA的表达量。在本研究中,用生物素和三(2,2-联吡啶)钌(II)(TBR)分别标记在PCR引物的5'末端上,用作扩增靶基因,扩增产物用ECL系统进行检测。我们用癌细胞作为模型分析了该方法的有效性和灵敏度,并且将其应用于25例乳腺癌的临床样本中EZH2基因表达量的检测。检测结果表明,EZH2基因在肿瘤细胞系中过量表达,而在正常血细胞中则低表达。最重要的是,在25例临床乳腺癌样品中发现10例样品(40%)的EZH2 mRNA过度表达。此方法提供了一种新的工具来评估EZH2基因在乳腺癌中的表达水平,且有可能成为一种快速、简便和灵敏的乳腺癌检测和诊断方法。

用于生物体内甲醛可视化检测的小分子荧光探针的研究进展

甲醛(FA)具有高反应活性和短的检测半衰期,广泛分布于生物体内和环境中。正常浓度范围的甲醛可以参与一碳循环,维持人体代谢稳态,而甲醛浓度的异常波动又会诱导机体病变,导致一系列疾病。实时测量甲醛在活细胞和组织中的浓度、持续时间和位置,对于破译甲醛的生理或病理功能、诊断和治疗甲醛诱发的疾病具有重要意义。有机小分子荧光探针具有灵敏度高、膜通透性好、实时原位分析、生物损伤小、操作方便等显著优势,是能够在时间和空间上实时监测细胞内甲醛浓度与分布的一种强大的非侵入性工具。近年来,一系列小分子荧光探针被开发出来用于生物体内甲醛的检测。本文将对这些用于生物体内甲醛可视化检测的荧光探针从识别机理(席夫碱反应、Aza-Cope重排)和荧光开启方式两方面进行阐述,并展望甲醛荧光探针的设计和研发方向。