医疗诊断新技术--磁共振成像术

本文介绍了2003年诺贝尔生理医学奖项的内容-磁共振成像技术。简述了核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)的基本原理,介绍了目前MRI造影剂的研究进展。     

电子顺磁共振成像技术及其应用

电子顺磁共振成像技术及其应用１９９６－１０－２８收稿，１９９７－０３－１８修回向智敏男，４０岁，博士。＊联系人向智敏徐端钧徐元植＊（浙江大学化学系杭州３１００２７）电子顺磁共振（ＥＰＲ）是在基础科学和应用科学领域中，检测含有未偶电子的顺磁物质（如自由...     

成像技术的回顾与展望

阐述了成像技术发展的3个阶段:机械电子化、自动化、数字成像阶段.具体包括胶片式向磁记录式的转变,胶片式与数字式的兼容,数字式的空间、辐射、光谱和时间分辨率成像的前沿技术.提出由部件到系统的成像自动处理控制理论,并阐述了未来成像技术的发展趋势.     

超小金纳米簇用于荧光及CT双模态成像的研究

基于金纳米簇强烈的量子限制效应（strong quantum confinement effect,SQCE）,采用一步合成法,制备了同时具有高效近红外荧光与CT双模态成像能力的超小金纳米簇.实验表明,通过优化合成比例以及合成条件,所合成的超小金纳米簇具有很大的斯托克斯（Stokes）位移、较高的荧光强度和X射线吸收效率.除此之外,该超小金纳米簇具有良好的单分散性、稳定性和生物相容性.4T1肿瘤细胞荧光成像实验结果表明,该纳米粒子可被肿瘤细胞快速、高效地摄取.     

成像技术在食品安全与质量控制中的研究进展

食品质量与安全是政府、食品行业以及消费者十分关注的问题。为了保证食品质量与安全，需要对食品中的风险因子进行检测。传统的分析方法如生物化学方法和仪器分析方法（色谱法、色谱-质谱法）存在前处理比较复杂，耗时，对样品具有破坏性及无法获取目标物空间信息等缺点。因此，开发快速，无损，实时和可视化的检测技术十分重要，这也是食品领域研究的热点。近年来，高光谱成像技术融合了成像和光谱两种技术，可以作为一种用于食品质量和安全评估的非破坏性和实时检测的工具。拉曼光谱成像技术可以同时获得待测物的光谱和空间信息，具有快速，无损和低成本等优点，在食品安全评价和质量控制中也得到了成功应用。质谱成像技术不需要标记和染色，即可实现样品组织表面待测物的可视化和高通量分析。它作为一种分子可视化技术，可以获得食品中营养成分及内、外源性有害物质的空间分布信息，在食品领域也表现出良好的应用前景。本文检索了近几年国内外发表的成像技术在食品研究中的相关文献，介绍了高光谱成像技术、拉曼光谱成像技术和质谱成像技术的原理，并综述了它们在食品安全与质量控制中的应用。此外，本文分析和讨论了这几种成像技术的优缺点，并对成像技术在食品领域的发展前景做出了展望。     

用于疾病诊断的Gd~Ⅲ/量子点多模态成像探针的构建

结合核磁共振成像(MRI)和荧光成像技术,以钆离子、近红外低毒量子点、二氧化硅和聚丙烯酸(PAA)等为原料,采用一系列纳米载体自组装技术,构建出MRI弛豫率/荧光效率高和生物相容性好的GdⅢ/量子点多模态纳米探针.结果表明,与未螯合GdⅢ的量子点纳米探针相比,GdⅢ/量子点多模态纳米探针具有更高的弛豫率;t1-加权MRI成像也证实了GdⅢ/量子点多模态纳米探针具有很好的阳性造影功效.     

单分子定位超分辨显微成像有机荧光探针的研究进展

在生物医学领域,对纳米尺寸级别的微小生物目标进行精确定位研究具有非常重要的意义,而光学显微成像技术为此提供了强有力的工具。 光学显微成像技术受到光学衍射极限的限制,难以分辨尺寸在衍射极限(<200 nm)以下的生物结构,无法直接获取微小生物结构信息,阻碍了生物医学的进一步发展。 近年来,随着纳米分辨显微成像技术的出现,新型荧光探针的开发、成像系统与设备的不断发展及成像算法不断完善地深入结合,促进了光学衍射极限以下尺寸微观目标的研究。 基于单分子定位的超分辨荧光显微成像(SMLM)包括光激活定位成像(PALM)与随机光学重构超分辨成像(STORM),将有机荧光探针与超分辨光学显微成像技术紧密结合在一起,荧光探针的光物理性质直接决定着超分辨成像结果的好坏。 因此,设计不同性能的荧光探针可以实现超精细结构的不同超分辨成像,为研究其生物学功能提供了有力的工具。 本文着重围绕基于SMLM的原理、有机荧光探针的设计要求、用于SMLM的荧光探针种类及其生物应用等方面进行总结综述,指出了单分子定位成像上存在的不足,并对其发展方向进行了展望,希望为对超分辨成像研究感兴趣或初涉该领域的研究者提供成像理论与探针设计方面的帮助。     

磁共振/光学双模态分子探针的研究现状与展望

基于磁共振与荧光成像的双模态成像技术不仅克服了传统单一分子影像技术在灵敏度、特异度、分辨率等方面的固有缺陷，更是拓宽了分子影像技术在诊断及治疗监控等领域的研究范围及应用前景。本文将对磁共振/荧光双模态分子探针的应用情况和研究进展等进行综述。     

纳米分辨率的三维形貌检测仪

从光干涉方式，瞳窗关系和光源带宽等基本关系出发，利用空间不变系统理论解析了相移显微干涉检测系统中衍射效应的影响。为了减小横向分辨率对纵向分辨率的影响，利用相关信息提取或数字滤波的方法，获得了纳米分辨率的三维形貌。     

钆类造影剂用于肿瘤靶向性成像

核磁共振成像(MRI)是肿瘤诊断的重要手段,特别是各种造影剂的使用加速了临床应用范围.目前临床MRI检查所用各类造影剂如Gd-DTPA-BMA、Gd-DOTA等均为小分子造影剂,存在组织特异性低、体内停留时间短等缺点.构建具有组织特异性的新一代高效、低毒MRI造影剂成为材料界、医学界的研究热点之一.本文在综合最新文献的...     

三维光学断层技术在活体成像中的应用

三维光学断层成像(Three Dimensional Optical Tomography Imaging)是以光学探针标记的分子或细胞为成像源,在外部光源的激发下产生发射光,通过测量组织边界处的光强,结合光子在组织中的传播模型,来重建出组织内部发射光分布图像以及组织光学参数。三维光学断层成像能够提供目标物在生物体内的分布信息,克服平面成像的局限性。因此,在肿瘤检测、基因表达、蛋白质分子检测、揭示机体功能变化等方面有着很大的应用潜力。本文总结了光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography,OCT)、荧光分子断层成像(Fluorescent Molecular Tomography,FMT)、生物自发光断层成像(Bioluminescence Tomography,BLT)、切伦科夫荧光断层成像(Cerenkov Luminescence Tomography,CLT)等三维光学断层活体成像技术的新进展,分析了其在实际应用中所面临的技术挑战并探讨了相应的解决方案。     

半导体共轭聚合物光学探针的设计及在自发光成像和光声成像中的应用

光学成像因其无侵袭性、高时空分辨率和高灵敏度在生物医学领域得到迅速发展.光学成像中自发光成像包括化学发光成像和长余辉成像不需实时光激发,避免了自发荧光的影响,可以得到较高的灵敏度和信噪比.光声成像则是将光信号通过热膨胀转化为声信号,避免了光散射的影响,具有较高的组织穿透深度.本文针对半导体共轭聚合物光学探针在自发光成像和光声成像技术中的应用进行综述,重点介绍了半导体共轭聚合物光学探针用于增强自发光成像、光声成像的信号强度的设计策略,以及响应型光声探针的设计原理.阐述了通过降低光学探针与发光底物之间的能隙等策略增强自发光成像信号强度,通过淬灭荧光或加速热扩散等策略放大光声信号,以及通过特异性生物分子识别或相互作用激活的响应型光声探针的具体研究成果.最后,对半导体共轭聚合物光学探针在光学成像领域存在的挑战和前景进行了展望.     

用于小动物活体的荧光-光热双模成像系统

报道了一种小动物活体荧光-光热双模成像系统, 其兼具荧光成像和热成像双功能, 具有成像灵敏度高、 采集速度快(≤51 frame/s)、 组织穿透深度大(近红外荧光成像时可达10 mm)以及0.1 ℃的热成像分辨率. 该系统不但能够实现小动物皮下肿瘤和深层组织/器官的荧光成像, 同时集成了热成像, 可实时监测光热治疗中的温度变化以及药物的控制释放过程, 有助于实现精准治疗.     

磁共振弥散成像与超声弹性成像在前列腺穿刺活检中的应用价值

本研究探讨磁共振弥散成像(DWI)与超声弹性成像(UE)在前列腺穿刺活检中的应用价值。112例疑似前列腺癌(PCa)患者中,经前列腺活检病理穿刺证实为阳性(PCa)59例、阴性(前列腺良性增生)53例。经研究发现,前列腺穿刺活检穿刺阳性患者超声弹性评分高于阴性患者,表观扩散系数(ADC)值低于阴性患者,二者均为前列腺穿刺活检阳性的影响因素,与前列腺穿刺活检阳性显著相关(P0.05);ROC曲线显示,超声弹性评分、ADC值联合预测前列腺穿刺活检阳性的AUC面积为0.859,高于单一预测;前列腺穿刺活检阳性患者超声弹性评分、ADC值与Gleason评分相关(P0.05)。DWI、UE对PCa均有较好的诊断能力,联合检查可提高PCa穿刺检出率,并能为肿瘤恶性程度及预后评估提供依据。     

单细胞成像观测研究进展

综述了近几年各种研究手段如STM,AFM和NOSM等在单细胞成像观测方面的研究进展,并对细胞成像观测的历史、现状及发展趋势作了综述。     

嘧啶基双光子荧光染料的设计合成与生物成像

生理条件下光学性质稳定的双光子荧光染料在生物成像领域具有广阔的应用前景。我们使用2,4-二甲基-6-羟基嘧啶与4-(N,N-二甲氨基)苯甲醛进行缩合反应,设计合成了具有双光子荧光性质的化合物2-[(1E)-2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基]-6-甲基-4(3H)-嘧啶(NHP)。通过质谱(MS)、核磁共振波谱(NMR)、紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱等技术手段表征了其结构,研究了其光物理性质,以及外部环境改变对其发射光谱的影响。结果表明,化合物NHP的最佳吸收峰位于400 nm,最佳发射峰位于540 nm左右,且荧光发射不受金属离子、氨基酸和pH等环境因素的影响。生物实验结果表明,化合物NHP细胞毒性较小,且具有很好的活细胞和果蝇脑组织成像效果,是一种较为理想的双光子荧光生物成像染料。     

Nd3+ Sensitized Fluorescent Nanoprobes for Vascular Imaging in the Second Near Infrared Window北大核心CSCD

In recent years,in comparison to the light in the visible range（400~700 nm）and first near-infrared window（NIR-Ⅰ,700~1000 nm）,the light in the second near-infrared window（NIR-Ⅱ,1000~ 1700 nm）possess the merits of the lowest optical scattering and absorption in the bio-tissue. So NIR-Ⅱ fluorescence imaging with deeper tissue penetration depths,high spatiotemporal resolution and signal to noise ratio（SNR）plays an important role in the fields of angiography,lymphangiography and so on. Herein, Nd3+ sensitized fluorescent nanoprobe （U/DNPs,NaGdF4 ∶Yb（18% mole fraction）,Ho（2%）,Ce（30%） @NaGdF4 ,Nd（60%）@NaGdF4 ,Nd（10%）） with core-shell-shell is synthesized through high-temperature coprecipitation and epitaxial growth method. Under the irradiation of 808 nm,the NIR-Ⅱ fluorescence at 1056 nm and 1332 nm are obtained via down-conversion process for further vascular imaging. Furthermore,it can emit red upconversion fluorescence with high red to green（R/G）ratio（I647 /I540 = 22. 6）,possessing greatly potential application for photodynamic therapy. After successful modification of polyvinyl pyrrolidone（PVP） via ligand-exchange strategy,the U/DNPs-PVP nanomaterials possess excellent solubility in water and good biocompatibility,and can achieve the NIR-Ⅱ fluorescence vessels imaging with spatial resolution of 336. 3 µμm in vivo. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

半花菁染料用于分子影像的研究进展

分子影像广泛用于基本的生物学过程研究,众多疾病诊断、治疗策略设计以及疗效评估.半花菁染料具有良好的光物理性质、生物相容性和对生物系统的低毒性,是一种比较理想的生物成像试剂.近年来,出现了大量基于半花菁染料的探针用于分子成像的研究工作.该文系统地介绍了基于半花菁染料的探针用于荧光和多模态成像的研究进展,详细地介绍了这些可...     

稀土纳米材料在高分辨活体成像及诊疗中的应用

荧光成像具有时空分辨率高、 反馈快、 非侵入和无电离辐射等优点, 是一种重要的生物成像技术. 与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I, 600~950 nm)相比, 近红外二区(NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光, 采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、 信噪比和穿透深度. 稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、 高化学稳定性、 可调的荧光寿命以及较窄的发射带, 是一种重要的荧光成像探针. 近年来, 一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像. 本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展, 概述了RENPs的掺杂调控、 基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略, 介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、 荧光传感和疾病治疗等功能, 并总结了其在多路成像、 多模态成像和疾病诊疗中的应用. 最后, 简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向.