激光照射血细胞的衰变规律和损伤机制研究

采用FLS900型稳态荧光光谱仪对红色激光持续照射的正常离体血液和酒精中毒离体血液进行了荧光检测,得到了血液物质成分变化及荧光光谱特征随时间衰变的规律.研究结果表明:随着血液离体时间的延长,当407nm的紫光激励时,在605nm处的荧光峰峰位保持不变只是强度缓慢减弱,但两者均在离体后的14h和10h出现了谱形突变,并在474nm处产生了一个强荧光峰.比较分析发现激光对正常离体血液的衰变有明显的延缓作用,对酒精作用破坏的红细胞也有部分修复功能,但当激光持续照射一定时间后却导致了细胞的形态改变进而加速了细胞的溶血进程,产生了大量的内源性荧光物质还原烟碱腺嘌呤二核苷酸.本文的研究结果能为血细胞活性衰变规律以及功能结构研究提供有意义的参考.     

离体血红细胞的活性衰变规律研究

采用光镊技术研究了离体血红细胞的动力学过程即细胞活性的变化规律。当光镊中的半导体激光器发出的高斯光束照射红细胞使其发生形变并反转,待细胞保持动态平衡后切断激光光路,得到形变血红细胞的自由回复时间,该时间长短与细胞活性相关联。通过对比被小功率He-Ne激光器持续照射和正常离体血液的活性衰变规律,结果表明,细胞活性均呈现出规律性的变化,波动之后逐渐减弱并最终趋向死亡。被激光持续照射的红细胞活性衰变较缓,即激光照射的作用延缓了红细胞的衰弱。研究结果能为细胞的活性和动力学分析提供参考,为血液疾病的临床检测和激光临床治疗提供帮助。     

激光诱导荧光光谱法研究血细胞衰变规律

用激光诱导荧光光谱法研究了全血溶液在不同衰变时间的荧光光谱变化规律.经小白鼠眼眶取血后配成不同浓度的全血溶液，每隔三小时检测一次其荧光光谱，得到了全血溶液在整个衰变过程中不同时间段的荧光光谱.研究结果表明：存放在室温空气中的血液会随存放时间的延长，其628nm处的荧光峰产生红移，同时荧光峰强度也随之减弱.提出血液荧光光谱峰值红移是由于血细胞在老化过程中红细胞膜不同程度受损引起的.红细胞受损导致溶血，其中的血红蛋白大分子之间将发生共振能量转移，引起自吸收，从而使荧光光谱强度降低.其研究结果将会对研究血液细胞的衰变机理，理解机体细胞的衰变具有一定的参考意义.     

多糖对白细胞荧光发射特性及变化机制研究

细胞微环境的稳定是保持细胞正常增殖、代谢和功能活动的重要条件,微环境成分的异常变化可使细胞发生病变。采用荧光光谱技术研究离体白细胞在多糖微环境中荧光发射特性的变化规律和发光机制,并进一步的分析了多糖对白细胞的生物活性的影响。实验结果表明：当白细胞受波长为407 nm的激光照射时,发射位于450 nm的荧光。在加入脂多糖或葡聚糖时,白细胞的荧光发射峰的位置不会变化,峰值受到影响。脂多糖的加入会减弱白细胞荧光峰强度,且荧光强度随脂多糖浓度（0～500 μg·mL-1范围内）的增加而持续减弱。而葡聚糖可以一定程度增加白细胞的荧光强度,浓度越高,荧光强度越大。分析认为白细胞发射的450 nm荧光来自发射物质烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。白细胞内NADH随着离体时间的增长,被氧化成不发荧光的烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸（NAD+）,导致细胞荧光峰值下降,从而引起细胞凋亡。加入脂多糖产生的羟自由基（·OH）会与NADH发生氧化反应,因此脂多糖加速了NADH的消耗,导致白细胞荧光减弱,加快细胞凋亡。而葡聚糖主要是由葡萄糖单体组成,葡聚糖的加入会将NAD+还原成NADH,因此延缓了白细胞的凋亡。分析认为脂多糖可以加速白细胞的凋亡,提高细胞发生炎症甚至是肿瘤的机率,而葡聚糖对白细胞有保护作用。该研究为研究肿瘤的发生和发展过程以及治疗提供有价值的参考。     

用时间分辨光谱研究红细胞悬液的荧光发射

实验获得了激光照射红细胞悬液的荧光光谱,并分别监测不同荧光峰值波长处强度随时间的衰变过程,测试了其相应的荧光寿命。结果表明,在波长为407nm的激光照射下,红细胞悬液向外发射中心波长分别位于596,628,692nm的荧光光谱,各荧光峰对应衰变过程的平均荧光寿命分别为1.97,13.31,14.58ns。利用荧光强度和吸收率的加和性表示了混合物的总吸收率和总荧光发射强度,通过理论计算获得了红细胞悬液中锌卟啉、原卟啉和其他游离物参与荧光发射的相对含量和相对强度在不同荧光峰位的变化关系,进一步解释了不同峰位处荧光发射强度和平均荧光寿命的变化原因。     

激光诱导荧光光谱识别动脉粥样硬化斑块的研究

采用氩离子激光为激发光源,分别研究了离体正常动脉壁、动脉粥样硬化斑块和血液等的激光诱导荧光光谱.结果表明,正常动脉壁样品组的荧光光谱强度最大值明显高于动脉粥样硬化斑块样品组;斑块的荧光光谱在516 nm处存在一个小波谷,而正常动脉组织的荧光光谱则无此波谷;斑块组织在598 nm处与578 nm处的荧光强度比值R(I₅₉₈ nm/I₅₇₈ nm)远低于正常动脉壁的比值;血红蛋白含量是引起粥样斑块与正常动脉壁的R(I₅₉₈ nm/I₅₇₈ nm)值不同的主要原因.     

基于荧光光谱技术研究食用豆油的生物效应

采用FLS900荧光光谱仪对食用豆油的老鼠全血溶液与正常全血溶液进行了荧光光谱对比分析,得到了食用豆油以及正常老鼠血液的光谱特征差异.实验结果表明,当采用407 nm的激光激励全血溶液时,会发出峰值分别位于515 nm、556 nm和610 nm处的荧光.食用豆油的血液荧光强度比正常血液的荧光强度小,其荧光偏振度也小于正常血液的偏振度.分析认为长期食用豆油导致血细胞表面积变小,即发光面积变小,引起荧光强度减小;体积变小,使得分子的旋转能力增强,发射荧光记忆入射光的能力减弱,去偏效果明显增强,因而荧光偏振度变小.研究结果表明,长期食用豆油后能有效使人体血液粘度减小,改善血液循环,为食用油的营养价值分析及指导人们正确食用油脂提供参考.     

激光照射人血液荧光光谱变化的研究

采用OMA Ⅲ微弱信号检测系统研究了人血液荧光光谱在激光照射下的变化情况。结果表明 :在6 32 8nmHe Ne激光诱导下 ,不同血液在 6 70 ,730 ,981nm附近出现三个荧光峰 ;荧光强度在一定范围内与照射激光功率呈线性变化关系 ;随着激光照射时间的增加 ,三个峰位上的荧光强度下降 ,8min后趋于隐定值 ;在激光照射过程中 ,三个峰位出现不同数值的移动。     

基于荧光光谱技术研究食用豆油的生物效应

采用FLS900荧光光谱仪对食用豆油的老鼠全血溶液与正常全血溶液进行了荧光光谱对比分析,得到了食用豆油以及正常老鼠血液的光谱特征差异.实验结果表明,当采用407nm的激光激励全血溶液时,会发出峰值分别位于515nm、556nm和610nm处的荧光.食用豆油的血液荧光强度比正常血液的荧光强度小,其荧光偏振度也小于正常血液的偏振度.分析认为长期食用豆油导致血细胞表面积变小,即发光面积变小,引起荧光强度减小;体积变小,使得分子的旋转能力增强,发射荧光记忆入射光的能力减弱,去偏效果明显增强,因而荧光偏振度变小.研究结果表明,长期食用豆油后能有效使人体血液粘度减小,改善血液循环,为食用油的营养价值分析及指导人们正确食用油脂提供参考.     

407 nm 光诱导的红细胞荧光光谱随浓度增加红移的机理分析

用407nm光激发不同浓度离体红细胞可以产生较强的荧光光谱,进一步研究发现这些荧光光谱中存在两个明显的、频谱宽度大致相等的荧光发射区,而且在生理盐水中随着红细胞浓度的增加,其发射的荧光光谱的谱峰值位置向长波方向移动,即出现“红移”现象.从理论上对这种“红移”现象的产生机理进行了分析,表明这种现象是由于浓度变化对荧光团电子能级产生的微扰发生变化所致.该研究结果对现代医学中的荧光光谱诊断技术和低功率激光照射疗法都有一定的参考价值.     

Analyzing of LED-induced Blood Fluorescent Spectra

The visible fluorescence spectra of healthy mice blood cells have been measured by light emitting diode (LED) excitation at about 570 nm (Δλ1/2≈32 nm ) in vitro. It is found that the spectral profiles of mouse blood, erythrocyte and hemoglobin are similar. The physical mechanism for LED-induced blood cells fluorescence spectra is analyzed. The development of low intensity laser or light irradiating blood therapy in vivo and in vitro may be guided by the understanding of blood fluorescence characteristics.     

Analyzing of LED-induced Blood Fluorescent Spectra

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｃｅｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ (ＬＩＦＳ )ｆｏｒｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｉｓｓｕｅｓ[1,2 ] ,ｈａｓｂｅｅｎｗｅｌｌｂｕｉｌｔｕｐｆｏｒｓｅｖｅｒａｌｄｅｃａｄｅｓ.Ｉｎｃｌｉｎｉｃｓｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｃｙｔｏｍｅｔｒｙｂｅｃｏｍｅｒｏｕｔｉｎｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｔｈｅｖａｓｔｍａｊｏｒｉｔｙｏｆｈｕｍａ…     

基于超短脉冲的癌细胞荧光光谱

研究用于癌症诊断与治疗的光敏剂血卟啉(hematoporphyrin derivative,HPD)的超快光动力学过程。采用超短脉冲激光光谱技术和皮秒时间相关单光子计数系统,测量经血卟啉培养的活体癌细胞与正常细胞的荧光光谱、荧光寿命特性及荧光峰值强度随时间的变化,观测到:癌细胞样品在645nm处具有特征发射光谱峰;癌细胞与正常细胞样品荧光寿命的快成分分别为150,300ps;癌细胞与正常细胞的荧光峰值强度经12h分别衰减10%和55%。对测量所得的荧光光谱曲线及时间分辨荧光衰减曲线分析,计算出:在癌细胞内部血卟啉浓度增大了约2个数量级;癌细胞与正常细胞的荧光寿命分别为824,1798ps;血卟啉在癌细胞与正常细胞样品中滞留时间分别为17,6d。测量结果确认了荧光光谱技术诊断与治疗癌症的可行性,并对发展超短脉冲激光光谱技术早期诊断与治疗癌症具有重要的指导意义和临床应用价值。     

醇引起酵母醇脱氢酶构象变化的光谱研究

应用紫外、荧光、ＣＤ谱研究了酵母醇脱氢酶经乙醇、正丙醇和乙二醇作用后的构象变化。结果表明２２０ｎｍ、２８０ｎｍ处的紫外吸收，３３６ｎｍ的相对荧光强度随醇浓度增大而加强。ＣＤ谱显示乙醇、乙二醇引起酶分子在２０８ｎｍ、２２０ｎｍ处的双负峰逐渐加强，正丙醇使２２０ｎｍ处负峰加强，２０８ｎｍ处负峰减弱并红移，直至完全消失。上述数据表明醇浓度增加导致酶分子结构逐步松散，同时伴随着活力的丧失。     

Fast lateral photovoltaic effect in ferroelectric LiNbO_3 single crystals

We report the fast lateral photovoltaic effect in pure congruent LiNbO3 crystal induced by pulsed laser and continuous wave laser with wavelengths of 355, 532, and 1064 nm. A typical ultrafast photovoltage can be observed on the surface perpendicular to the c axis, With the rise time of 1.5 ns and the full-width at half-maximum of 1-2 ns, when the laser pulse inhomogeneously irradiates on the crystal. The peak open-circuit photovoltages show a linear dependence on the incident laser intensities. The mechanism of the photovoltaic characteristics is proposed.     

荧光光谱法检测角膜晚期糖基化终末产物研究

晚期糖基化终末产物（AGEs）是一种结构多样的化合物,在人体血糖高于正常范围时,会大量产生且不能通过自身代谢降解,具有血糖长期异常的记忆作用。研究表明AGEs是引起糖尿病及其并发症的重要因素之一,通过检测体内AGEs的积累情况可以预测糖尿病及其并发症的发生和发展进程。现有的离体AGEs检测方法存在操作复杂、时间较长、成本较高和不易推广等问题;在体AGEs检测方法存在皮肤色素、年龄和血红蛋白干扰等问题。为此,基于角膜良好的光学特性和AGEs的自体荧光特性,提出一种角膜晚期糖基化终末产物荧光光谱检测方法。构建了一套角膜AGEs荧光光谱检测系统,系统由微型光纤光谱仪、集成LED激发光源、Y型12+1光纤和PC端光谱处理显示软件组成。荧光光谱检测系统采用激发光源波长分别为370和395 nm在暗室条件下对17名志愿者（男性9人,女性8人,糖尿病患者4人,年龄最小15周岁,最大81周岁）进行数据采集,得到激发光波长分别为370和395 nm的荧光光谱数据。为了准确识别荧光光谱中的有用信息,先截取需要的荧光光谱数据段（450~700 nm）,然后对其进行去除背景噪声、归一化、小波变化等方法处理,可以将荧光光谱中不明显的荧光峰值进行放大和识别。实验结果发现,采用波长为370和395 nm的LED作为激发光源,检测到角膜发射的荧光光谱范围在420~600 nm内,并且都分别在450~500,500~550和550~600 nm三个范围内存在光谱峰值。根据荧光性物质的荧光峰值与激发光波长无关的原理,表明两种不同波长的激发光所得到的荧光光谱都是由同一种物质AGEs产生。对糖尿病患者和正常人的荧光峰值强度进行分析,显示糖尿病患者的荧光强度明显高于正常人,表明本研究通过荧光光谱法检测角膜晚期糖基化终末产物具有可行性。