近红外二区发光材料在脑成像中的研究进展EI北大核心CSCD

目前,荧光成像技术已成为生物医学应用中的重要工具之一,但其易受到光的穿透能力有限、组织自体荧光干扰等因素的影响。与可见光和近红外一区(NIR-Ⅰ)光相比,近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像具有更深的穿透深度、更高的成像分辨率和灵敏度、更低的背景噪音和更高的信噪比,因此在脑血管成像和重大脑疾病的成像诊断方面展现出潜在的应用前景。本文主要介绍了不同类型NIR-Ⅱ荧光探针及优化其光学性能的策略。同时,总结了这些探针在脑成像方面的研究进展,并对未来临床应用所面临的问题进行了探讨。     

聚集诱导发光探针用于线粒体靶向和癌细胞识别研究进展

聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)探针由于其极高的灵敏度和极佳的光稳定性在癌症诊断和治疗等方面具有不可估量的应用前景。线粒体作为所有细胞共有的重要细胞器,在癌细胞和正常细胞中显示出明显的性质区别,因此可作为线粒体靶向AIE探针区分癌细胞与正常细胞的靶标。本文介绍了线粒体靶向AIE探针的设计方法、成像机理以及它们对癌细胞与正常细胞、循环肿瘤细胞与白细胞以及癌细胞和相关细菌与正常细胞的区别成像。这些荧光探针在癌症诊断、手术导航、癌症治疗的效果评估和后续复发监测以及细胞污染评估等方面具有广阔的应用前景。通过本文的介绍,能够让更多读者了解AIE探针在癌细胞识别方面的显著优势,激发开发性能更为丰富的探针材料和开展更为深入的研究,从而促进生物医学领域的快速发展,造福人类。     

多模态图像引导手术导航进展

手术导航综合运用器官分割建模与手术规划、位姿标定与跟踪定位、多模态图像配准与融合显示等技术，使医生精确定位病灶与手术工具的位置，透过组织表面对内部组织进行观测，可大幅提升手术的安全性，缩短手术时间并提高手术效率。常规手术通常使用超声、内窥镜或X光等单模态影像进行手术过程引导，信息单一且均为二维影像，空间立体信息缺失，手术过程严重依赖医生经验；而多模态图像引导的手术导航技术通过融合多模态图像的优势，在三维空间提供病灶的结构或功能信息，大幅提升医生对血管、神经以及重要组织结构的空间辨识力。由此，本文针对多模态图像分割建模、手术方案决策、手术空间位姿标定与跟踪、多模态图像配准、图像融合与显示等多模态图像引导手术导航的关键技术进行总结和分析，提出其进一步发展面临的挑战并展望其未来发展趋势。多模态图像引导手术导航技术已成为神经外科、颅颌面、骨科、经皮穿刺、血管介入等临床科室精准治疗的新兴手段，具有重要的应用前景。     

刺激响应型AIE水凝胶研究进展

刺激响应水凝胶可以对环境的微小变化产生较大的物理化学变化,在药物传递、生物分离、生物传感器和组织工程等领域具有广泛的应用。但受聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应的影响,其在发光相关领域的应用受到限制,聚集诱导发光(AIE)概念的提出解决了这一难题。将AIE分子引入水凝胶体系,获得刺激响应型AIE水凝胶,在生物医学、信息防伪、3D水凝胶驱动器以及软体机器人的开发等多个高科技领域崭露头角。本文将近年来报道的刺激响应型AIE水凝胶按刺激因素分为物理因素(温度和光)、化学因素(pH、溶剂和离子)和生物因素(酶)三大类,分别阐述了水凝胶的制备、响应机理及潜在应用,并针对刺激响应型AIE水凝胶面临的问题和挑战进行了展望。     

具有pH响应性能的聚集诱导发光材料制备与表征

聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)由于在超分子化学、生物学以及材料科学方面起着非常重要的作用而受到人们的广泛关注。为拓展AIE分子在生物机体的内环境或自然环境中的应用,水溶性的AIE分子更是受到高度关注。本工作合成了以二氰基二苯乙烯基苯为发光基元、磺酸基为亲水基元的水溶性AIE分子DCS-SO~-_3,并对其光物理性能进行了研究。光谱实验结果表明,DCS-SO~-_3能够以水作为良溶剂,并伴随着四氢呋喃的加入呈现聚集诱导发光的性质。同时,由于磺酸基具有可逆结合质子的能力,DCS-SO~-_3可在酸性环境中结合H~+发生质子化,以DCS-SO_3H形式存在;在碱性环境中脱去质子,以DCS-SO~-_3的形式存在。因此,DCS-SO~-_3是一种具有AIE性质和pH响应性能的新型亲水性材料。     

聚集诱导发光增强型金属纳米团簇在生物医学领域的研究进展

近年来,具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)增强性质的金属纳米团簇由于其高光学稳定性和良好的发光性能在生物医学、环境科学等领域展现出广阔的应用前景。然而,当前对于AIE金属纳米团簇的研究还处于起步阶段,其复杂的表面/界面结构和增强发光机理尚不明晰,对其合理的调控制备仍是重要研究挑战之一。本文基于已成功合成的具有高AIE性能金属纳米团簇的研究报道,综述了硫醇修饰的表面修饰机理和策略;主要介绍了金、银、铜几种AIE金属纳米团簇在分析传感及生物医学领域的应用,并对其他配体修饰的铱配合物的AIE特性及其应用进行了论述;最后阐述了对AIE金属纳米团簇研究现状的看法及展望,旨在为AIE金属纳米团簇未来的研究发展提供思路与参考。     

pH响应型碳点的荧光机制和生物医学应用

碳点(CDs)作为一种新型的零维碳基纳米材料,由于其优异的荧光性质、良好的生物兼容性、低细胞毒性以及丰富的表面官能团等性质,在荧光传感和生物医学领域具有巨大的应用潜力。特别是针对肿瘤弱酸性的微环境特点,设计pH响应型碳点来实现对肿瘤的特异性治疗将尤为重要。本文对近年来基于pH响应型碳点的研究工作进行了系统的调研,综述了pH响应型碳点的荧光机制及其在pH传感、生物成像及癌症治疗等生物医学领域的应用,并对pH响应型碳点目前面临的主要挑战以及未来发展的方向进行了展望。     

DSAZn与槲皮素的配位结合及对槲皮素的高灵敏度检测

槲皮素为天然黄酮类化合物,可用于高血压、高血脂、心血管疾病、癌症等的预防和治疗;槲皮素的定量检测在生物化学、临床医学等领域尤为重要。利用分子荧光物质(DSAZn)的聚集诱导发光现象(AIE),通过配位作用识别靶标分子槲皮素,结合激发态电子转移原理,提出了一种AIE型荧光分子对槲皮素的高灵敏度、高选择性检测方法。实验研究了pH 7.0的PBS缓冲液中DSAZn的荧光随着五种药物分子（槲皮素、淫羊藿素、异鼠李素、芦丁、多巴胺）加入后的变化情况。采用荧光分光光度计,以415 nm为激发波长,扫描435~680 nm的荧光发射光谱。采用紫外分光光度计,扫描DSAZn 250~750 nm的紫外吸收光谱。紫外检测表明中药分子槲皮素可以与AIE荧光探针形成复合物,因此加入槲皮素后AIE探针的荧光被静态猝灭。荧光检测表明五种药物分子对荧光探针的猝灭强弱有明显差异,槲皮素与DSAZn结合常数为1.34×107 L·mol-1,比其他四种药物分子和DSAZn的结合常数高出一个数量级,显示出DSAZn对槲皮素具有较好的选择性。槲皮素的检测限为3.07 nmol·L-1,低于诸多文献已报道的参考值,表明DSAZn对槲皮素的识别具有较高的灵敏度。由荧光滴定光谱和荧光滴定曲线得到槲皮素对DSAZn的滴定方程为：y=0.013 4x-0.294 82,槲皮素浓度在0~5 μmol·L-1范围内线性关系良好,线性相关系数r=0.994 3。由此构建出一种AIE型荧光分子对槲皮素的高选择性、高灵敏度检测方法,该方法操作简便、重复性好,为具有相似结构药物的检测提供了新的研究思路。     

超分辨率成像荧光探针材料应用进展

为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分辨低于200 nm的空间结构,阻碍了对亚细胞结构的生物学过程研究。超分辨荧光显微镜技术突破了传统光学衍射对成像分辨率的限制,能够获取纳米尺度的细胞动态过程。除了对传统的宽场荧光显微镜框架的改进及升级改造之外,目前典型的超分辨成像显微镜技术通常依赖于荧光探针材料的光物理性质。常用的荧光探针材料包括荧光蛋白、有机荧光分子和纳米荧光材料等。本文介绍了几种主流的超分辨荧光显微成像技术并总结了已经成功应用到超分辨生物荧光成像中的荧光探针材料的应用进展。     

基于稀土上转换纳米荧光探针的肿瘤标志物体外检测（英文）

肿瘤标志物的超敏特异性检测对肿瘤患者的早期诊断和治疗以及增加其存活率具有重要的意义。作为新一代的纳米荧光探针,稀土掺杂上转换纳米晶具有独特的近红外激发的反斯托克斯上转换发光以及长荧光寿命等特征,被认为是有机染料、稀土螯合物、量子点等传统荧光探针在肿瘤早期诊疗领域最有应用前景的替代者。本文从上转换纳米荧光探针最基础的物理化学性质如控制合成、表面修饰以及发光物理出发,系统综述了该类材料在肿瘤标志物上转换体外检测方面的最新进展,并对其未来的发展趋势与努力的方向作了进一步的远景展望。     

激光细胞微手术的发展和应用

现代生命科学的发展在很大程度上依赖于对活细胞的加工和操纵,比如切除细胞内的某些特定蛋白或细胞器等.激光细胞微手术是一个强有力的工具,近年来在细胞微手术精度控制方面取得很大的进展.综述了激光细胞微手术的最新发展及其在生物学和生物医学工程中的应用,对目前激光细胞微手术中存在的主要问题进行了讨论,对比了普通激光聚焦法、飞秒激...     

量子点液晶显示背光技术

量子点材料兼具极高的色纯度、发光颜色可调以及的荧光量子产率高等特点,已成为显示领域中的明星材料,在提升显示器件的色域方面具有巨大潜力。基于量子点材料的液晶显示背光技术是目前量子点材料在显示器件中的主流应用方向,引起了学术界和工业界的广泛关注。本文将综述量子点液晶显示背光技术的研究进展,主要包括量子点材料的选择、背光结构的应用以及材料复合与封装技术的发展现状,重点介绍了目前产业界广泛关注的量子点光学膜技术,特别是国内自主知识产权的低成本钙钛矿量子点光学膜技术,由于其具备广色域(124%NTSC)、易加工、低成本等特点,已成为具有成长潜力的技术路线。     

聚集诱导发光材料在食品安全检测中的应用

食品中有害物质的快速检测对预防食源性疾病和保障食品安全至关重要。荧光传感具有选择性好、灵敏度高和响应迅速等优点,相较于传统的检测方法具有很大的应用优势。聚集诱导发光材料(AIEgens)在分散状态下荧光较弱,而在聚集态时发出强烈的荧光,可有效克服传统荧光材料聚集荧光猝灭(ACQ)的应用局限。独特的荧光激活特性、较弱的背景荧光、较大的斯托克斯位移和出色的光稳定性等优势将AIEgens推广到食品安全检测领域。本文分析了近年来AIEgens在食品安全检测中的应用进展,如检测农药残留、兽药残留、重金属、病原体、食品添加剂等的荧光传感器,并对其存在的问题和应用前景进行了总结和展望。     

多叶光栅在放疗中的应用

放射治疗机理 肿瘤的治疗方式主要有手术、化疗和放疗三种,其中手术和化疗都是局部治疗手段。手术可以切除病灶,对正常组织在可视的情况下予以最大限度的保护;但是,手术过程中受医生主观视力判断的限制,容易将一些亚临床病灶遗留在体内,造成术后肿瘤的快速生长。化疗的作用范围广,但是对1cm^3以上的肿瘤功效差,特别是对良性和恶性细胞特异性识别不够,副作用较大。     

近红外二区聚集诱导发光探针在生物医学中的应用

近红外二区聚集诱导发光探针在生物医学中的应用是一个新兴的研究领域。近红外二区聚集诱导发光探针突破了传统荧光探针穿透深度浅、光损伤小以及聚集态荧光效率低下的限制,为深层组织的高分辨率荧光成像提供了可能。研究表明,通过合理的分子设计可实现近红外二区聚集诱导发光探针激发态能量辐射跃迁与非辐射跃迁之间的可控调节,即单一近红外二区聚集诱导发光探针可同时兼具荧光、光声和光热三模态成像能力,以及多模成像指导的光热和光动力治疗。目前,近红外二区聚集诱导发光探针已发展为构建疾病诊疗一体化平台的重要选择之一。基于此,本综述系统总结了近红外二区聚集诱导发光探针的最新研究进展,主要包括分子设计及其在生物医学中的应用。最后提出目前的发展瓶颈,并对其未来的发展方向与前景进行了展望。     

电子显微镜的发展以及在出土纺织品检测上的应用

本文论述了电子显微镜的发展现状，介绍了目前最先进的几种电子显微镜，如扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描探针显微镜的结构、原理以及在现代科学研究中的应用情况，对电子显微镜在出土古代纺织材料检测中的应用进行了探讨．     

羧基修饰纳米SiO2荧光指印试剂的制备与应用

指印是一种重要的证据形式，它百年以来持续成为法庭科学领域的研究重点。在实践中，已经得到广泛推广的粉末法和熏显法对环境和工作人员的身体健康构成了重大威胁。近年来发展的纳米悬浮液显现指印的方法能够有效减少纳米粉尘在空气中的悬浮，降低对使用者健康和环境的侵害，并且规避了悬浮液制备过程中分散剂的使用以及有机染料溶液的处理等瓶颈。因此，关注纳米二氧化硅荧光指印显现试剂的制备与应用：首先，利用反相微乳液法制备了掺杂氯化三（2,2’-联吡啶）钌（Ⅱ）·六水化合物的荧光型纳米二氧化硅颗粒；随后，通过氨基硅烷偶联剂的氨基改性以及与丁二酸酐的氨解反应，使用两步法实现了表面羧基化阴离子修饰的荧光二氧化硅纳米材料的合成；此外，利用红外吸收光谱对纳米二氧化硅，以及目标产物的表面氨基、羧基等化学修饰基团进行表征，并测定了不同修饰产物在水相中的表面电性能以其水合半径；通过紫外可见光吸收光谱和分子荧光光谱仪对材料的荧光性能做了检测，测试了不同染料浓度产物的荧光强度；对新型纳米材料在指印显现中的应用条件进行了系统考察，通过正交试验设计法，全面探究了pH值、母液稀释倍数和显现时间等重要因素对于指印显现效果的综合影响，并最终确定了此种显现试剂的最佳显现条件；论文最后依据上述优化实验条件对捺印在玻璃非渗透性光滑客体表面的指印样品的显现效果进行了系统评价。实验结果表明：产物悬浮液与染料溶液的紫外可见吸收光谱之间并未发生明显的红移或蓝移，这意味着二氧化硅包覆对于荧光染料分子结构没有显著影响；根据染料浓度与产物荧光强度之间的变化关系可知，最佳染料掺杂浓度为15 mmol·L-1；纳米材料的表面氨基化和羧基化修饰已经成功，其最佳激发光源波长为375 nm；Zeta电位-DLS测试结果印证了氨基质子化带正电、羧基电离带负电的纳米材料电学性能，此外羧基化前后纳米二氧化硅颗粒负电荷密度的显著改变也为基于静电吸附作用的指印显现方法灵敏度的提升奠定了基础；使用悬浮液法对前述优化后的合成产物进行指印显现方面的应用，其最佳显现条件为溶液pH值为2.8、母液稀释倍数为2倍且显现时间5 min，其对非渗透性客体表面的新鲜指印及陈旧指印均具有良好的显现效果，部分情况下甚至可以实现三级指印特征的理想显现效果。     

CH_3NH_3PbBr_3纳米线中束缚激子g因子的各向异性

有机-无机杂化钙钛矿材料与其他半导体材料相比具有高的缺陷容忍率,在太阳能电池、发光二极管、低阈值激光器等领域有重要的应用前景.通常情况下,钙钛矿材料是通过溶液法合成的,这种方法虽然可以得到性能优异的钙钛矿器件,但同时也会在合成过程中产生大量缺陷.尽管目前在理论和实验上对钙钛矿材料的缺陷做了很多研究,但对单个缺陷附近的束缚激子发光问题的研究较少.本文通过共聚焦显微系统研究了低温(4.2 K)下单根钙钛矿纳米线的荧光光谱,观测到来自于缺陷周围束缚激子的窄线宽和高强度的荧光峰,同时观测到了磁场下的塞曼分裂和抗磁现象,并通过施加矢量磁场发现了束缚激子的g因子存在各向异性.单个束缚态激子的磁光性质的研究为深入理解束缚激子在量子光源以及自旋电子学中的应用提供了依据.     

X射线荧光光谱分析在考古中应用现状和展望

叙述了X射线荧光光谱分析在文物的鉴定、断代、产地及其矿料来源分析、制作工艺和保护等考古研究中的应用现状, 指出目前研究工作中亟待解决的一些问题, 并展望了XRF技术在考古中的应用前景和发展方向,意在提请X射线荧光光谱分析和考古工作者的注意,共同推动X射线荧光光谱分析在考古研究中的应用向纵深发展,为我国的考古事业做出更大的贡献。     

医疗机器人双目视觉硬件系统设计与实现

根据双目视觉定位原理,通过分析系统各部件的工作原理和医疗机器人手术导航的实际需求,结合市场供货情况,提出了一种适用于医疗机器人手术导航定位的双目视觉硬件系统设计方法。采用该方法设计的双目视觉定位系统进行了手术导航模拟实验,结果表明：该系统可以辅助医疗机器人完成手术规划,定位精度可以达到2 mm,能够满足临床应用要求。