肝、肝癌及肝纤维细胞的荧光光谱及其荧光饱和强度分析

对肝细胞及肝病变细胞进行荧光光谱特性研究,能为早期筛查与攻克肝癌提供光谱学依据。实验目的包括,通过光谱实验获得细胞特异性荧光光谱;结合流式细胞仪获得最大饱和荧光强度与细胞直径的相关性。实验过程,首先使用荧光光谱仪来检测肝细胞、肝纤维细胞以及两种肝癌细胞;采用去拉曼散射的方法消除背景噪声,获得五种浓度下细胞荧光光谱;其次,使用流式细胞仪检测四种细胞直径的大小,根据双参数散点图分析四种细胞的直径特点;最后,利用高斯多峰拟合对比光谱差异,并且分析细胞直径对荧光饱和强度变化趋势的影响,得出细胞大小对荧光饱和强度非线性拟合曲线的影响规律。光谱实验发现,在550~750 nm之间,肝细胞存在两个特异性荧光峰,第一个峰值位于592 nm处,第二个峰位于682 nm处,且前者明显高于后者;肝癌,肝纤维细胞除具备与肝细胞相同位置的两个峰外,在726 nm处出现第三个特异性荧光峰,并在592 nm处获得最大激发光强,在726 nm处的荧光峰高于在682 nm处的第二个荧光峰;结合高斯多峰拟合法对峰值和各峰位置,以及峰型展宽进行分析。肝癌细胞和肝纤维细胞三个峰的展宽基本相同,正常肝细胞最大激发峰展宽略小于另三种细胞,但是682 nm处的小峰展宽略大于病变细胞;流式细胞仪实验结果显示,肝癌细胞直径大于肝纤维细胞大于肝细胞,同种浓度下荧光强度也是肝癌细胞高于肝纤维细胞高于肝细胞;利用非线性曲线拟合细胞最大荧光强度随浓度变化曲线,根据曲线斜率的变化规律,发现四种细胞的最大荧光强度会随着细胞浓度增大而增强,但是逐渐呈现荧光饱和状态。随着细胞直径增加,最大荧光强度饱和趋势更为明显,单个细胞自激发效率降低。结果显示,将细胞形态学与光谱学有机的融合,结合两种分析方式,能提高细胞判断的准确性和有效性。通过对肝细胞、肝癌细胞以及肝纤维细胞的荧光光谱特性进行研究,并结合细胞直径分析荧光饱和变化趋势,能够为肝病变细胞的研究提供一定的光谱学依据。     

应用光纤生物传感器测量肿瘤的自体荧光光谱

光纤生物传感器是现代生物传感技术中的一个非常重要的类别。当前,许多以荧光检测为手段的光纤生物传感器已经商品化了,但几乎都是依靠检测荧光指示剂的光强来获取生物信息,而直接利用生物样品的自体荧光光谱来获取生物信息的光纤传感系统却还未上市。利用自行研发的一套三维荧光光谱光纤传感系统对新鲜的人体乳腺组织切片进行了研究,实验结果表明乳腺癌变组织与正常组织的自体荧光光谱的峰位和峰强比值存在明显区别,这是因为癌变组织的生化成分发生了根本改变。尽管其间的规律还需进一步探索,但可以展望,自体荧光光谱技术与光纤生物传感技术的结合有潜力成为人体恶性肿瘤在线原位诊断的有利工具。     

癌细胞细胞周期自体荧光谱特征

为了研究癌细胞自体荧光光谱在细胞周期变化过程中是否发生变化,对同步化培养的宫颈癌细胞(HeLa)在细胞周期各时相(G1期,S期,G2期和M期)样品的自体荧光谱进行了测最.测量结果表明,HeLa细胞在细胞周期变化过程中有自体荧光现象存在,其特征荧光峰位于360 nm和680 nm处,且各时相样品的荧光光谱强度各不相同.这些差异说明HeLa细胞在细胞周期变化过程中细胞内荧光物质(含芳香族氨基酸和卟啉)产生了相应的变化从而导致了不同时相的荧光光谱强度的差异.细胞周期各时相的荧光光谱能够反映细胞生长变化过程中芳香族氨基酸和卟啉的变化,可为采用光谱技术对痛细胞生长周期进行研究提供依据.     

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。     

阿维菌素原药及制剂溶液的荧光光谱特征研究

针对农业生产中阿维菌素过度使用造成的农作物农药残留超标问题，利用JASCO FP8300荧光分光光度计对阿维菌素农药溶液进行荧光光谱检测，分析阿维菌素原药溶液及制剂溶液的荧光光谱特征，为实现阿维菌素的快速检测提供数据参考。实验首先通过分析原药溶液和两种来自不同生产厂家的制剂溶液的三维荧光光谱，对比荧光特征峰的位置异同，判断阿维菌素荧光特征峰的区域为Ex=250~290 nm，Em=280~320 nm，最佳激发波长为270 nm。接着，选定Ex=270 nm作为最佳激发波长对原药溶液及制剂溶液进行二维荧光光谱检测，得到相应的二维荧光光谱数据。根据光谱数据，分析阿维菌素荧光特征峰处荧光强度值随着溶液浓度变化的规律，将相关数据拟合，得出关于阿维菌素荧光特征峰值与对应溶液浓度值的预测模型。由数据分析结果得知，阿维菌素原药溶液在10～35 mg·L-1浓度范围内预测模型的R2为0.999，预测结果的均方根误差RMSE为0.359 mg·L-1；两种不同厂家生产的阿维菌素制剂溶液在10～35 mg·L-1浓度范围内预测模型的R2分别为0.935，0.985，预测结果的均方根误差RMSE分别为1.945和0.858 mg·L-1。实验表明，制剂中其他填充剂及助剂等成分不会造成制剂中阿维菌素有效成分的荧光效应失效，并且能够通过荧光强度值来反映阿维菌素的浓度，进一步验证了利用荧光光谱对阿维菌素含量进行检测的可行性。     

基于激光共焦扫描术的亚心形扁藻显微图像与光谱

采用激光共聚焦扫描显微技术,针对亚心形扁藻开展了研究.从获得的488 nm Ar+激光单光子激发的亚心形扁藻自体荧光光谱与图像,可知细胞内有一杯状叶绿体物质,其荧光峰值为682 nm,对应叶绿体发出的红色荧光.在单通道模式下,获得800 nm fs激光双光子激发的扁藻自体荧光光谱与图像,可知每个杯状叶绿体的内部有一个自体荧光更强的圆形物质.在双通道模式下,可分别获得小圆形物质的自体荧光图像,杯状叶绿体自体荧光图像,以及两个通道图像的叠加.进一步获得了双光子藻细胞荧光图的6个主要的荧光峰.采用单光子激光激发可获得亚心形扁藻叶绿体自体荧光图像及其荧光光谱,而双光子激光激发荧光光谱的多通道以及Lambda模式下采集光谱信号与图像,不仅可观察到亚心形扁藻的内部形态结构,还可能从双光子激发荧光图中研究分析亚心形扁藻生化物质的存在,灵敏度较单光子激发高.激光扫描共聚焦显微技术,特别是双光子荧光与图像技术可为海藻的检测与研究提供一种快速、实时、有效、简便的方法.     

运动训练大鼠的自体荧光研究

首次通过激光诱导荧光光谱技术(LIF)研究运动训练大鼠心脏、肾脏、肝脏、脂肪以及前腿肌和后腿的比目鱼肌和腓肠肌的自体荧光光谱特性。测量所用的激发光波长为250～650 nm而发射波长为300～700 nm。比较参照组和3组不同运动状态组的三维荧光光谱,主要在腓肠肌的光谱中发现了和运动相关且位于激发波长(340±10)nm和发射波长(460±10)nm区域的特有荧光峰。根据这一荧光峰可以判别其对应的荧光物质是NADH(还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)。比较3组不同运动模式组的荧光光谱,发现运动模式与其峰强具有明显的相关性。研究结果表明,运动大鼠腓肠肌的能量代谢强于前腿、比目鱼肌及其他脏器,且NADH自体荧光光谱特性是判断肌肉代谢程度的有效的指标之一。     

心脏组织的自体荧光研究

测量并研究了家兔心脏组织自体荧光的三维光谱和发射光谱。果表明：冰冻前后心室和心房组织的三维荧光光谱差异较主动脉明显,说明冰冻后其NADH和黄素的含量改变。心房、心室和主动脉组织在340 nm激发光下的自体荧光光谱具有特定的差异,其主要荧光峰位于460 nm 的NADH,以及290～400 nm之间的胶原蛋白和弹性蛋白。根据心房和心室组织的高斯拟和光谱发现,光谱的峰位、相对荧光强度和半宽等参数各不相同。由此,可以根据荧光光谱的谱形和峰强比可以显著区分出不同的心脏组织类型。此外,研究首次发现心室组织NADH的荧光强度会随心肌死亡时间增加而衰减,可作为死亡时间确定的新方法。     

基于荧光强度比值法可用于现场测量的低成本聚合物光纤温度传感器

基于荧光强度比值法,设计了一种使用两种荧光染料的光纤温度传感器.实验中,罗丹明B和罗丹明110分别为对温度敏感和对温度不敏感的荧光传感物质,利用聚合物光纤来传导激发光及接收荧光.由于两种染料的荧光谱峰相距60 nm,因此容易将二者对应的荧光谱分开.通过确定能代表两种染料的最优荧光光谱范围,获得具有良好线性度的温度-荧光强度标定曲线.实验研究了不同浓度的荧光染料对标定曲线的影响,当染料浓度为0.3 g/L时,可获得0.28℃的最小均方误差及0.0128/℃的灵敏度.此外,该传感器还具备一定的抗光源扰动和抗荧光染料漂白的能力.     

Monte Carlo方法研究支气管组织自体荧光光谱

在实验获得支气管组织显微荧光特性和有关光学特性参量的基础上,将支气管组织简化为三层光学模型,用Monte Carlo方法模拟442nm He-Cd激光在组织模型中的光分布及自体荧光的逃逸函数,计算出各组织层对总体自体荧光的贡献,并模拟出逃逸到组织体表面的自体荧光光谱.进一步实验测量与理论计算的自体荧光光谱比较表明,两者在460～520nm及600～700nm的光谱范围内符合得较好.     

Hepatic alveolar echinococcosis: MRI findings

The purpose of this study was to describe the magnetic resonance imaging (MRI) appearance of hepatic alveolar echinococcosis (HAE) on T(1)-weighted, T(2)-weighted and postgadolinium images. A total of 13 lesions were demonstrated in 13 patients. All patients underwent MR examination at 1 T imager. MR examinations included precontrast T(1)-weighted breathing averaged spin echo (SE), breath-hold spoiled gradient echo, T(2)-weighted TSE sequences with and without fat suppression, and T(1)-weighted breath-hold spoiled gradient echo (SGE) sequence following i.v. after gadolinium administration. All lesions were confirmed with histopathology. HAE hepatic lesions revealed geographic patterns of variable signal intensities on noncontrast T(1)- and T(2)-weighted images. Slightly hyperintense, iso- and hypointense signal on T(1)-weighted images corresponded to calcified regions, which appeared hypo-isointense signal on T(2)-weighted images. Necrotic areas were hypointense signal on T(1)-weighted and hyperintense signal on T(2)-weighted images. On postgadolinium images, lesions did not reveal enhancement. Dilatation of intrahepatic bile ducts distal to HAE abscesses were observed in five patients and portal vein invasion or compression was observed in four patients, lobar atrophy of the liver was coexistent finding in cases with portal vein compression. The MRI appearance of HAE abscesses included large irregularly marginated masses with heterogenous signal on T(1)- and T(2)-weighted images and lack of enhancement with gadolinium.     

Hepatic CT image query using Gabor features

A retrieval scheme for liver computerize tomography (CT) images based on Gabor texture is presented.For each hepatic CT image, we manually delineate abnormal regions within liver area. Then, a continuous Gabor transform is utilized to analyze the texture of the pathology bearing region and extract the corresponding feature vectors. For a given sample image, we compare its feature vector with those of other images. Similar images with the highest rank are retrieved. In experiments, 45 liver CT images are collected, and the effectiveness of Gabor texture for content based retrieval is verified.     

Hepatic metastases: rat models for imaging research

Improved rat liver tumor models with solitary or multiple metastatic tumors were developed for radiological imaging research. Unlike previous studies which employed trocar inoculation of tumor fragments, an enzymatically disaggregated cell suspension of mammary cancer was injected by fine needle either directly into the liver to produce solitary cancer nodules, or indirectly via the spleen or mesenteric vein to produce multiple liver metastases. Tumor size was proportional to the time elapsed after implantation. The operative mortality of direct liver, splenic parenchymal, and mesenteric inoculations were 8%, 4%, and 27%, respectively. MR tissue characteristics, image contrast, and pharmaceutical enhancement of these tumors closely resembles human hepatic metastases. The availability of reproducible, inexpensive animal models of metastatic cancer allows efficient evaluation of new liver imaging techniques.     

细胞生物力学

文章评述了组成细胞的各种材料与亚结构的力学特性，细胞及其分子所产生的力和细胞对力作用的响应，介绍了描述细胞形态结构与力学行为的本构方程和研究细胞力学的有关实验技术．内容不仅包括有关细胞生物力学各种主要及最新的研究成果，而且还包括作者对细胞力学的有关实验与理论研究结果，还有许多可供从事生命科学研究人员研究参考的有关细胞生物力学详实而又系统的资料和数据．     

Modeling Cell Size Dynamics in a Confined Nonuniform Dense Cell Culture

Journal of Statistical Physics - In this work, we analyze an ensemble of dividing and growing living cells that maintain contact with each other. The dynamics of the cell area distribution in a...     

用激光拉曼光谱区分胃癌变细胞与正常细胞

利用激光拉曼光谱对胃癌细胞及正常胃细胞进行了对比检测,对胃癌细胞特征拉曼峰作了初步探讨,发现胃癌患者标本的特征拉曼峰与非胃癌患者标本的光谱有明显的不同。实验发现,浓度为每mL 1.25×105个胃癌细胞的样品在经过若干天培养后均能够被检测出胃癌细胞的特征拉曼峰,分别位于特定波长583,633,656 nm处。这是几个很少见诸报道的新拉曼光谱峰。不论是特征拉 曼峰,还是在胃癌细胞及正常胃细胞的几个共有的拉曼峰674, 707, 773, 799 nm处,拉曼光谱强度都是随血清中癌细胞浓度的增加而增加。激光拉曼光谱分析有可能发展成为一种快速有效的癌细胞检测方 法。     

肝靶向顺铂白及微球含量的衍生化测定法

采用乳化－冻凝技术制得顺铂白及微球，采用衍生化原理，使二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）与抗癌药顺铂（CDDP）反应，生成稳定的络合物Pt(DDTC)2，致紫外吸收度增加，并依据白及基质的光谱特点，用二阶导数法消除白及基质对含量测定的干扰，从而建立了药物含量测定方法，回收率98.60%，RSD＝1.96%。方法简便，对仪器要求低，易于开展，效果满意。