不同波长激发光对血清荧光光谱影响的实验研究

采用日本岛津荧光光度计RF5301,研究了血清的荧光光谱与激发光波长的关系。实验结果表明：在不同波长的紫外光激励下,血清产生的荧光光谱线型及峰值波长基本相同,与激励光波长无关,但荧光峰强度随激励光波长变化而变化。血清的荧光光谱有两个较强的荧光发射区,其中第一个发射区处于300～410 nm,第二个发射区处于410～530 nm。当激发光波长小于310 nm,荧光主要集中在第一发射区,荧光峰位于330和370 nm处,并产生竞争现象。当激发光波长大于250 nm时,只出现330 nm处的荧光峰,其最佳激励光波长为300 nm;当激发光波长大于320 nm,第一发射区的荧光变弱,在第二发射区的荧光变强,荧光峰位于452 nm。此研究为血液的光谱特性研究提供了实验依据,对光诱导荧光光谱诊断技术中激发光波长的选择具有一定的参考价值。     

不同波长激发光诱导奶牛血液荧光光谱特性

实验样品取自正常奶牛静脉血液并用枸橼酸钠抗凝。实验结果表明:激发光波长不同,激发的荧光光谱线的强度和峰值不同;实验中用220～270nm波长的光激发荧光时,在317,367nm荧光主峰强度出现竞争现象;比较多种激发光激发的荧光光谱的实验结果知:用220,230,240,290,350,480,500nm波长的激发光激发下的荧光强度较强,而用其他波长的激发光激发下的荧光强度较弱,且在317,365,367,388,348,463,467,607,638nm波长附近出现比较强的峰值;合适波长的激发光对奶牛血液会有比较强的生物学效应。     

中高端苏酒的紫外荧光特性对比研究

针对苏酒中最具代表性的国缘系列和洋河蓝色经典系列两种中高端白酒进行研究,得出三维荧光光谱图,并对两种白酒的各自独有的荧光特征加以分析。发现国缘白酒在280～400 nm激发波长范围内具有明显的荧光特征,包含一个主要的荧光峰;洋河蓝色经典白酒在200～450 nm激发波长范围内包含5个明显的荧光峰。两个系列白酒在激发波长310～350 nm内具有明显的荧光特征,此范围内的有机化合物为主要的呈香呈味物质,对苏酒的口感香型起决定性作用。该研究成果对改善苏酒勾兑工艺,提高苏酒品质提供了科学的参考依据和量化标准。     

电压敏感染料di-4-ANEPPS的光谱研究

实验研究了电压敏感染料di-4-ANEPPS在家兔心肌组织中的吸收光谱和荧光光谱特性。结果表明,含染料组织的光吸收普遍大于对照组,在450～550 nm波段吸收谱差异更明显;染料在心室组织中的最大吸收峰为(479.75±0.44) nm。通过测量含染料心脏不同部位的荧光光谱,首次发现心室组织、心房组织和主动脉的最大荧光峰位有一定差异,其相对荧光强度则与染料的分布浓度有关。根据三维和二维荧光光谱分别确定了含染料心房和心室组织的最佳荧光激发波长和荧光测定波长。利用心房和心室组织的静息电位差,在不同波长激发光下测量了染料的荧光光谱移动,确定了光标测量实验的最佳激发光和相应荧光检测波长范围。这些研究结果为心脏光学标测系统的设计提供了理论依据。     

人血液荧光的光谱特性及其物质来源

取健康人的静脉血,首次实验测量了人血液的三维荧光光谱,并通过分析荧光激发-发射矩阵研究了血液自体荧光的物质来源。 结果表明：人血液的荧光激发-发射对主要有260-630, 280-340, 340-460, 450-520 nm,它们所对应的内源性荧光物质分别来源于血液中的内源性卟啉,色氨酸,还原烟碱腺嘌呤二核苷酸(磷酸盐)和黄素腺嘌呤二核苷酸。 这些物质的荧光激发效率随着激发光波长的变化而表现出显著差异。     

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…     

色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱特征参量提取

氨基酸是维持生命活动的重要物质,而色氨酸和酪氨酸又是天然氨基酸中重要的发光组分,应用荧光光谱法对其进行测量和分辨具有重要的意义。文章用美国Pekin-Elmer LS55型荧光分光光度计,对色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱进行了测量。将测量的数据用激发-发射-荧光强度的三维坐标表示,得到三维荧光谱图,但色氨酸和酪氨酸存在共性峰,通过波峰位置简单地来辨别两种混叠的物质很有难度。以数理统计概念为基础,提取该三维荧光光谱的特征参数,得到两种物质荧光光谱中最相关的信息,可以解决两种物质光谱混叠的分辨问题。结果表明,色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱平均值、标准差、原点矩、混合中心矩等参数差值百分比分别为330.37%, 102.86%, 329.16%, 329.63%,区别较大;而边际分布、相关系数值差值百分比仅为10.61%和2.40%。因而平均值、标准差、原点矩、混合中心矩可作为敏感特征参数,用其分辨谱图混叠的色氨酸和酪氨酸是可行的。这种“数学预提取”的三维光谱分析法可以找出组分之间的敏感特征参量,能够取代传统的三维荧光光谱分析法。     

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。     

应用不同光谱技术,动物RBC,Hb及人皮肤表面血流氧化-还原状态检测

目的:检测与分析实验动物血液RBC(RBC·O2,RBC·CO2),Hb(HbO2,HbCO2)和人体皮肤表面流动血液氧化·还原状态的成像与未成像可见光谱领域OD值特征,并为该技术对白癜风病表皮黑色素颗粒检测中的应用尊定基础。方法:利用不同光谱技术和invitro和invivo检测手段,统计分析血液不同状态下波长与位置的OD值信息。结果:invitro检测:动物血液Hb·O2和RBC·O2两者在可见领域均有367,414(Soret带)nm与541,576(Q带)nm的吸收峰位;血液Hb·CO2和RBC·CO2均有432(Soret带)与和553(Q带)nm的波长吸收峰位;血液RBC状态和Hb溶血状态波长吸收峰位无改变,只是在氧化与还原状态下有完全独立的吸收峰位,血液RBC状态和Hb溶血状态波长吸光度OD值之间,有显著性差异(p<0·01)。浓度为1·5×107cell·mL-1的RBC·O2和Hb·O2在576nm的吸收峰位吸光度(y)与红细胞浓度(x)做成两条回归曲线:既,Hb·O2(b1)^y=0·05 0·983x;RBC·O2(b2)y^=0·127 1·934x,两者之间差异有显著性(p<0·01)。invivo检测:在人手背皮肤表面ImSpector图像中RBC·O2状态在540,576nm,RBC·CO2状态在555和755nm处有吸收峰。选择(a:指甲,b:指,c:手背)三个点位分别进行波长检测,每点(n=10)545nm吸收峰的平均OD值,依次为0·83±0·001,0·73±0·001和0·62±0·001,其三处测定点的OD值之间有显著性差异(p<0·01)。结论:invitro检测的RBC与Hb两者波长吸收峰位不变,但吸光度OD值不同,认为RBC状态测定结果更接近于活体组织血管内原始状态。invivo检测对人体无任何侵袭与损伤,灵敏度高,测试时间短,并且同时获得被测样品的波长与位置信息画面等优势,有望表皮中黑素等有色颗粒的直接检测。     

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.     

甲醇和乙醇的三维荧光光谱特性研究

为阐明甲醇和乙醇的光谱学特性,建立两者快速的辨析方法。采用三维荧光光谱,对甲醇和乙醇的荧光特性进行了研究。分析结果显示,甲醇的三维荧光光谱中出现了两个特征荧光峰,其荧光强度在甲醇体积浓度小于15%时与其浓度成正相关,乙醇的三维荧光光谱中出现了一个完整的特征荧光峰,其荧光强度在乙醇体积分数小于50%时与乙醇浓度成相关,甲醇比乙醇具有更高的荧光效率,以甲醇为有机溶剂研究化合物的荧光特性时,需要考虑甲醇的本底荧光。甲醇和乙醇的特征荧光峰位置差别较大,前者特征荧光峰出现在225/35 0nm和250/375nm处,而后者特征荧光峰位于240/310nm,据此可以有效辨析两种醇。     

基于磺胺掺杂氮硫的碳点制备及对Hg2+的光化学识别

为提高碳点对汞离子光化学识别的选择性及检测方法的可行性,以柠檬酸和磺胺为原材料采用热解法制备一种新型氮、硫共掺杂碳点（NS-CDs）。用红外光谱仪、紫外-可见光吸收光谱仪、透射电镜、元素分析仪和荧光光谱仪等对其结构和光学性能进行表征。结果表明：该量子点水溶性和分散性高,平均粒径4.78 nm左右,具有类石墨结构;其在3 446和3 261 cm-1处存在N-C和O-H键振动吸收峰;2 966和2 923 cm-1处为C-H键振动吸收带;1 630和1 570 cm-1处吸收峰归属于苯环骨架C═C双键振动;1 388 cm-1处为-CH₃剪式振动峰;1 268,1 192,1 146及1 071 cm-1处的振动吸收峰表明存在为C-N,C-S,C-O,C-O-C及-SO-₃键,912 cm-1处为环氧基的特征吸收峰,739 cm-1处吸收带归属于N-H键变形振动,可见,该碳点不仅含有苯环骨架结构,还有N和S等元素参与的成键结构存在。其在21.4°处出现一个明显且宽的(002)晶面衍射特征峰,晶格间距为0.41 nm,稍大于石墨晶格间距（0.34 nm）。NS-CDs的C,N,S和O元素含量分别为68.72%,7.37%,6.24%及17.67%,与红外分析结果吻合。NS-CDs在309 nm处有一个由C═C键的π→π*电子跃迁产生的较强吸收峰,且在可见光区域内有一个很长的拖尾;同时在335 nm处出现了一个由C═O键的n→π*电子跃迁而产生的吸收肩峰。当激发波长小于390 nm时,NS-CDs原液荧光发射峰值随激发波长增大而逐渐增大,且在390 nm时,荧光强度最强;大于390 nm时,随激发波长增大而逐渐减弱。同时发现随激发波长增加,发射峰逐渐红移。当NS-CDs溶液逐渐稀释时,其最佳激发峰也由390 nm蓝移至360 nm;当pH值＜11.0时,NS-CDs的荧光强度变化很小,在pH值为7.0时荧光峰最强;在pH＞12.0时,荧光强度急剧下降,故选用PBS缓冲溶液（pH 7）进行金属离子检测实验。在16种金属离子中只有Hg2+对NS-CDs荧光强度具有极其显著的影响,使碳点荧光完全猝灭,基于NS-CDs对Hg2+具有高选择性及Hg2+对NS-CDs强荧光猝灭作用,建立了其对Hg2+的荧光化学识别方法。该识别方法的线性方程为y=5.559 02x-13.860 39,其线性范围为1×10-3~1×10-9 mol·L-1,R2为0.9947,检出限为7.11×10-3 nmol·L-1,相对标准偏差小于2.5%,对实际样品检测精度和回收率高,可用于实际水样中Hg2+的检测,在生物和环境分析领域具有良好的应用前景。     

Optical wavelength selection for portable hemoglobin determination by near-infrared spectroscopy method

Hemoglobin concentration is commonly used in clinical medicine to diagnose anemia, identify bleeding, and manage red blood cell transfusions. The golden standard method for determining hemoglobin concentration in blood requires reagent. Spectral methods were advantageous at fast and non-reagent measurement. However, model calibration with full spectrum is time-consuming. Moreover, it is necessary to use a few variables considering size and cost of instrumentation, especially for a portable biomedical instrument. This study presents different wavelength selection methods for optical wavelengths for total hemoglobin concentration determination in whole blood. The results showed that modelling using only two wavelengths combination (1143 nm, 1298 nm) can keep on the fine predictability with full spectrum. It appears that the proper selection of optical wavelengths can be more effective than using the whole spectra for determination hemoglobin in whole blood. We also discussed the influence of water absorptivity on the wavelength selection. This research provides valuable references for designing portable NIR instruments determining hemoglobin concentration, and may provide some experience for noninvasive hemoglobin measurement by NIR methods.     

Spectral studies of photomodification of blood by therapeutic doses of optical radiation at different wavelengths

We analyze changes in electronic and IR absorption spectra of samples of blood and its components, in the fluorescence spectra of plasma, as well as in the gas composition of blood, the hemoglobin concentration, and acid-base balance indices, upon the irradiation of blood by therapeutic doses of optical radiation at 254, 632.8, 670, and 806 nm. We show that the irradiation of blood by radiation at these wavelengths initiates similar molecular changes in blood and its components and that monochromatic incoherent light acts equally as efficiently as laser radiation. We find that, if the blood irradiation wavelength is in the range of the absorption bands of hemoglobin, the hemoglobin acts as a primary photoacceptor and that the dissociation of hemoglobin complexes with ligands directly in erythrocytes is a primary photoprocess. We conclude that the photomodification of blood should be attributed to therapeutic methods capable of controlling the balance between the production of active forms of oxygen and their inhibition by antioxidant systems of the organism.     

Fluorescence excitation spectroscopic characterisation of F2 - colour centers in a LiF crystal

LiF crystals with F₂ ^- centers contain a whole series of F-based colour centers with spectrally overlapping absorption spectra. On the short-wavelength side the absorption spectrum of the F₂ ^- centers is overlapping with the absorption spectra of other colour centers and is therefore not directly accessible by transmission measurements. Fluorescence excitation spectroscopy is employed here to gain information on the absorption spectrum of F₂ ^- centers in spectral regions where the absorption by other centers is present. The fluorescence signal emitted beyond 1200 nm is detected as a function of the excitation wavelength in the range from 350 nm to 1100 nm. The F₂ ^- center absorption cross-section spectrum in the wavelength range from 690 nm to 1100 nm and from 350 nm to 410 nm is determined from the fluorescence excitation quantum distribution and the transmission spectrum. Influences of fluorescence re-absorption and Förster-type energy transfer on the fluorescence excitation quantum distribution and the subsequent F₂ ^- center absorption cross-section determination are discussed. PACS 61.72.Ji; 78.40.Ha; 78.55.Fv     

AlN微晶棒的的制备及光致发光性能研究

采用直流电弧放电方法,在无催化剂的条件下直接氮化Al合成纤锌矿结构的AlN微晶棒。分别利用拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)谱等测试手段对所制备样品进行表征和发光性能的研究。结果表明:所制备的Al N微晶棒长度约为30μm,直径约为10μm。在AlN微晶棒的PL谱中,有两个主要发光峰,中心在430 nm的发射源于VN和(V_(Al)-O_N)~(2-)构成的深施主-深受主对缺陷发光,中心在650 nm的发射源于VAl形成的深受主能级到价带的缺陷发光。在激发波长由270 nm逐渐增大到300 nm的过程中发现,Al N微晶棒波长在430 nm处的发光峰先增强后减弱,在激发波长为285 nm时强度最大;650 nm处的发光峰随激发波长增大而逐渐增强。     

激发波长对多孔硅荧光特性的影响

用荧光光谱仪测量了多孔硅样品的任一给定点的荧光特性与激发波长的依赖关系, 发现当激发波长从650 nm变到340 nm时,该点的荧光谱峰位从780 nm连续蓝移到490 nm。用扫描电子显微镜(SEM)对多孔硅的截面进行了分析,结果显示多孔硅具有分形特性,这同作者的计算机模拟结果一致。结合多孔硅样品的激发光谱测量结果,多孔硅的荧光特性随激发波长改变的现象可以归因于多孔硅的分形结构以及量子尺寸效应。     

金纳米颗粒的紫外、蓝紫光波段光致荧光特性

采用电化学方法制备出粒径在20～30 nm的悬浮胶体金纳米颗粒。研究了金纳米颗粒的荧光发射光谱特性。在377和459 nm观察到两个荧光发射峰,分别位于紫外和蓝紫光波段,对应的敏感激发波长为220 nm。减小激发光强度或降低金纳米颗粒的粒子数密度都会使377 nm处的荧光发射峰强度减弱。位于459 nm处的荧光发射峰对激发光强度和颗粒数密度变化更为敏感,并且在激发光强度降低到一定阈值或粒子数密度高于一定阈值后消失。随着激发光强度的增加,位于377和459 nm处的两发射峰强度逐渐靠近,其比值逼近于1。实验结果与随机分布介质的自组织散射式谐振腔理论符合得较好。这表明胶体金纳米颗粒中存在循环多重散射,并由此引发了蓝光及紫外波段的荧光增强,这在光存储和全色显示等方面具有潜在的应用前景。     

基于径向基函数神经网络的荧光光谱技术在菌种识别中的应用

对嗜酸乳杆菌、变异链球菌和保加利亚乳杆菌这三种菌的荧光光谱进行研究,发现在紫外光的激励下,益生菌溶液发出荧光.在最佳激发波长290　nm的激励下,荧光峰值在300—650　nm范围内.采用小波变换对测得的150组光谱数据进行压缩,压缩后每组数据由原来的1341个点减少为168个点,既保留了原图谱的特征,又提高了神经网络的处理速度.径向基函数神经网络方法对压缩后的数据进行研究,对每种菌的40组实验数据进行训练,在此基础上对30组未知数据进行识别.结果表明经过训练之后,径向基函数神经网络能够准确预测未知菌种. 关键词： 荧光光谱 径向基函数神经网络 数据压缩