光谱校正技术在皮肤晚期糖基化终末产物检测中的应用

利用近紫外荧光光谱测量了人体皮肤组织晚期糖基化终末产物,并针对由被测皮肤组织吸收和散射引起的光谱畸变问题,重点研究了自体荧光光谱校正技术在荧光无创检测中的应用。采用波长为370nm的单色光照射人体手臂内侧皮肤,用光纤探头收集自体荧光光谱。在同一测试位置对荧光波段进行光谱扫描,得到皮肤组织反射率曲线。通过利用皮肤反射率曲线校正相应自体荧光光谱来获得固有荧光光谱。分别对糖尿病患者和健康对照组进行光谱检测和光谱校正,分析比较不同测试对象的校正结果。实验结果表明,光谱校正技术剔除了不同测试对象的皮肤差异对自体荧光光谱的影响,获得的固有荧光光谱能够作为区分糖尿病患者和健康对照组的依据。     

晚期糖基化终末产物的特性及其研究现状分析

分析了晚期糖基化终末产物的生化特性和主要结构形式,介绍了目前检测晚期糖基化终末产物的主要方法和各自的优缺点,讨论了荧光光谱检测方法。用检测系统测试了晚期糖基化终末产物的激发光谱,同时采用370nm的单色光作为激发光源,分别对正常人和糖尿病患者的皮肤进行了荧光光谱检测,通过获得的发射荧光光谱分析可以发现两者在450nm附近的荧光存在明显的差异。结果表明该荧光光谱测量系统快速、无创、简单,可应用于对糖尿病、人体衰老、氧化应激等病情进行早期预测和诊断。     

晚期糖基化终末产物荧光光谱测量系统的设计

提出了一种利用荧光光谱技术测量晚期糖基化终末产物的方法,阐述了该荧光光谱测量系统的测量原理,设计并搭建了该荧光光谱测量系统。利用该系统对365,370,375,380,385 nm波段进行了激发光谱扫描测试,得出375 nm为最佳激发波长;采用375 nm的单色光作为激发光源,分别对正常人和糖尿病患者的皮肤进行了荧光光谱检测,发现两者在450 nm附近的荧光存在明显的差异。实验结果证明该荧光光谱测量系统快速、无创、简单,可应用于对糖尿病、人体衰老、氧化应激等病情进行早期预测和诊断。     

皮肤晚期糖基化终末产物的自体荧光光谱特性

在分析晚期糖基化终末产物(Advanced glycation end products,AGEs)标准品三维荧光光谱和皮肤中AGEs自体荧光光谱的基础上,确定了皮肤中AGEs的最佳激发波长为370 nm.使用自行设计的皮肤荧光光谱检测装置对正常人和糖尿病患者皮肤AGEs的荧光光谱进行了检测,结果表明:在418,450...     

基于神经网络模式识别的糖尿病无创风险评估方法研究

晚期糖基化终末产物在人体皮肤组织中的浓度与高血糖水平密切相关,且具有自发荧光特性。使用自行研制的光学无创检测装置对人体皮肤组织的自体荧光光谱进行测量,建立神经网络模式识别模型对检测对象患有糖尿病的可能性进行风险评估。利用检测装置获取荧光光谱后对光谱数据进行主成分分析,选取前4个主成分作为光谱的特征,建立一个具有4个输入层节点、6个隐层节点、1个输出节点的神经网络模式识别模型。选取在安徽省立医院测量的487例对象数据训练该模型,以70%数据作为训练集,15%数据作为验证集,15%数据作为测试集。模型可给出测试对象罹患糖尿病的风险,或直接给出是否糖尿病的判断。结果显示该模型的受试者工作特性曲线的线下面积为0.81,标准误差为0.02;以模型输出0.5为分类界限时的敏感性为72.4%,特异性为77.6%,整体准确率为74.9%。本研究首次提出使用皮肤组织自体荧光结合神经网络模式识别模型对糖尿病进行无创风险评估,实验结果表明该方法的筛查效果优于目前常用的空腹静脉血浆血糖值法和糖化血红蛋白法。     

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。     

基于矩阵分析的STR荧光解谱技术

用多种荧光标记物进行STR检测时,由于荧光光谱的谱带展宽特性,各个荧光光谱之间有重叠部分,如何实现将相互重叠的各个波长上的能量有效利用起来,对提高荧光利用效率至关重要。本文给出了一种基于矩阵分析的数据处理方法,该方法在进行荧光探测前首先要对荧光谱进行光谱校正,即要得到每种所用标记染料受激发射荧光的光谱分布,根据光谱分布建立染料组合荧光信号矩阵,然后对矩阵进行归一,利用归一后的矩阵对所探测的荧光谱进行解谱,从而得到所期望的荧光谱图。理论分析和实验结果表明,该方法可以有效的利用各个波长的荧光光谱能量,并实现对不同荧光重叠谱的有效光谱解谱。     

背景扣除和强度校正对激光诱导等离子体光谱参数的影响

激光诱导击穿光谱技术以其无需样品预处理、分析速度快、能实现多元素同时检测和远程分析等优点已经被广泛应用于诸多领域的物质成分定性或定量分析。该技术的理论基础是激光诱导等离子体。对等离子体光谱参数(如光谱谱线强度、等离子体温度等)的准确测量是利用该技术进行定性或定量分析的前提条件。实际的实验系统中,由于仪器本身固有的性能限制,会造成采集光谱信号的失真,从而限制等离子体光谱参数的精确测量或计算。为了克服仪器固有性能的影响,分析了实验系统所用中阶梯光栅光谱仪和传输光纤的固有性能缺点对光谱信号背景噪声和元素谱线绝对强度的影响,然后采用剥峰法对光谱信号中存在的锯齿状背景噪声进行扣除,利用辐射定标光源的标准光谱数据对谱线绝对强度进行校正,并对比了背景扣除和强度校正对等离子体谱线强度和等离子体温度的影响,实验表明谱线强度校正对合金钢等离子体380 nm以下的光谱信号具有较大影响,通过背景扣除和强度校正后,等离子体温度由13 401.75 K降低至8 980.72 K,玻尔兹曼平面法求解等离子体温度的拟合决定系数由0.60提高至0.91。因此在光谱数据处理之前对测量光谱进行背景扣除和强度校正是十分必要的,为提供可靠地光谱数据进行物质成分定性或定量分析奠定了基础。     

燃烧产物组成激光诱导荧光光谱的测量

对激光诱导荧光（LIF）光谱技术在燃烧过程中的应用进行研究，介绍测量燃烧过程中常见自由基OH和NO的LIF光谱的实验方案，以及采用激光诱导荧光光谱技术测量小分子荧光光谱的方法，利用YAG激光器、染料激光器、CO2激光器、光谱仪、ICCD等设备对燃烧产物中常见小分子自由基OH和NO进行了测量，从实验中得到了自由基OH和NO的荧光光谱。实验结果表明，荧光光谱与激发波长无关，但是激发波长改变后，荧光强度因离开最佳波长而有所下降，这符合分子荧光光谱的特征。与其他光谱技术相比，激光诱导荧光光谱技术具有极高的选择性和灵敏度。     

基于光谱学技术对丁香油与乙酸乙酯相抑LDL非酶糖基化、氧化修饰能力的比较

低密度脂蛋白(LDL)非酶糖基化和氧化修饰均是导致动脉粥样硬化(AS)的关键因素。前人发现,丁香可有效抑制牛血清白蛋白(BSA)、高密度脂蛋白(HDL)糖基化修饰,丁香乙酸乙酯相(EAEC)和丁香油(CBO)均具有很强的抗氧化活性。为了确定丁香抑制LDL糖基化及氧化所对应的最有效成分,在前人研究基础上采用光谱学技术对EAEC和CBO抑制LDL糖基化及氧化功能进行了比较。首先建立LDL-葡萄糖糖基化孵育体系,通过测定糖基化早期、中期和末期产物及三维荧光光谱的变化比较CBO和EAEC抑制LDL糖基化修饰的效果。其次,建立LDL-CuSO₄氧化孵育体系,通过测定荧光指标和三维荧光光谱、紫外可见波长扫描来比较两者抑制LDL氧化修饰效果。结果发现,EAEC和CBO对LDL糖基化修饰过程中产生的早期产物(Amadori产物)、中期产物(二羰基化合物)及终末期产物(戊糖素和AGEs)均具有很强的抑制效果,且EAEC的抑制效果均强于CBO;三维荧光光谱表征得到相同的结果。在LDL氧化修饰比较中,CBO对色氨酸(Trp)荧光猝灭、总荧光产物及脂褐素的生成、赖氨酸(Lys)修饰的抑制效果均显著强于非油成分的EAEC;三维荧光光谱表征也得到相同的结果;紫外、可见全波长扫描反映CBO比EAEC对共轭二烯(CD)生成及光谱红移的抑制效果更强。研究结果为后续锁定重点成分分离、纯化及研发丁香抗LDL糖基化及氧化功能食品提供参考。     

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。     

Influence of excitation light wavelength on the photoluminescence properties for ZnO films prepared by magnetron sputtering

Highly orientated polycrystalline ZnO films were deposited on sapphire, silicon and quartz substrates at room temperature by r.f. magnetron sputtering. Different photoluminescence (PL) spectra were observed when excited with different wavelength light. A UV emission peak (356 nm) and a blue peak (446 nm) were generated for the films on sapphire, silicon and quartz substrates, and only the 446 nm blue emission appeared for the films on glass substrates when the wavelength of the excitation light was 270 nm. With increasing the wavelength of the excitation light up to 300 and 320 nm, the UV emission disappeared for films on various substrates and the wavelength of the PL peaks increased up to 488 and 516 nm, respectively. When the wavelength of the excitation light increased to 398 nm, the PL spectrum becomes a wide band that is consistent with three emission peaks.     

电子俘获材料Eu,Sm∶CaS荧光特性的研究

研究了电子俘获材料Eu ,Sm∶CaS在室温下的荧光激发谱和荧光辐射谱。荧光激发谱由四个激发带构成 ,是由Eu2 + 的 4f7→ 4f55d跃迁和基质吸收所产生的。可见光激发下的荧光辐射谱是由一个极强的宽带和两个极弱的窄带构成 ,紫外光激发下的荧光辐射谱中不仅出现了以上三个辐射带 ,还出现了七个较强的窄带。这些荧光辐射带分别是由Eu2 + 的 4f65d → 4f7、Sm3 + 的 f→ f、Eu3 + 的 f→ f跃迁所产生的。研究还发现 ,当激剂浓度一定时 ,Eu2 + 的辐射带明显比Sm3 + 的辐射带强。     

铽-丙烯酸聚合物薄膜的制备和谱学性质

以键合方式制备了键合型稀土聚合物－铽－丙烯酸聚合物，通过三维荧光光谱确定了铽在丙烯酸聚合物中的最佳激发波长为306nm，最强发射波长为544nm，Tb-丙烯酸聚合物薄膜在306nm光激发下，产生Tb^3 的特征发射，归属于^5D4-^7FJ跃迁（J＝6，5，4，3）,其最大发射位于544nm，归属于Tb^3 的^5D4-^7F5跃迁，呈现强的绿色发射，说明丙烯酸的聚合没有影响Tb^3 的发光性质，而Tb^3 的参入也没有影响丙烯酸的透明性。通过发射光谱、激发光谱、中红外光谱、远红外光谱和拉曼光谱，研究了铽－丙烯酸聚合物薄膜的荧光性质和谱学性质。     

利用金作为反射镜的氧化锌纳米棒光泵激光

通过水热法在溅射了一层金的Si片上生长了ZnO纳米棒。实验观察到ZnO纳米棒的室温光致发光谱中出现了强的紫外发射峰,同时还伴随有弱的缺陷相关的发射,这表明通过该种方法生长的ZnO纳米棒晶体质量较好。同时,通过光泵浦也观察到了ZnO纳米棒中的激光发射。当激发光功率密度超过阈值,且进一步增加时则出现多个发射峰,其积分强度随着激发功率密度的增大呈非线性增长,进一步表明存在受激发射。利用金属层作为反射镜可以进一步降低损耗,从而达到降低阈值的目的。     

Amplified spontaneous emission and laser emission from a high optical-gain medium of dye-doped dendrimer

We measured the amplified spontaneous emission and laser emission from high-gain media of laser-dye encapsulated dendrimers. A highly branched poly(amidoamine) (PAMAM-OH) dendrimer formed a guest-host complex with a conventional laser-dye (DCM), resulting in a high optical-gain. Of particular note was the appearance of a laser threshold, above which a super-narrowed laser spectrum was observed, although laser feedback was caused without any mirror cavity devices. The optical feedback was attributed to spatial confinement of the light due to gain guiding under optical excitation. The laser spectrum clearly indicated a resonant laser-mode with a spectrum linewidth of less than 0.1 nm. This order of spectrum narrowing is comparable to that seen in the laser emission from ordinary laser devices.     

稀土发光配合物和高分子PVK之间的能量传递及其在高分子中的分散状态研究

我们使用乙酰水杨酸（aspirin)作为第一配体、邻菲罗琳（phen)为第二配体,在乙醇溶液中合成了稀土发光配合物。元素分析和红外光谱证明它的分子组成的TbC27N2O12H28、分子式就为Tb(aspirin)3phen。光致发光研究表明导电高分子（PVK）和稀土配合物之间存在Foerster能量传递现象。这种能量传递的一个必要条件应该是稀土配合物的激发谱和高分子PVK的发射谱有重叠。稀土配合物掺杂高分子PVK的透射电镜照片表明稀土配合物在高分子PVK中分散比较均匀,分散尺度在20-30nm之间。同时,我们发现高分子PVK和稀土配合物混合后不能均匀分散,这可能是影响电致发光器件寿命的一个因素。     

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。     

基于跃迁偶极矩取向特征研究乙醚溶液中分子的各向异性度

利用偏振荧光光谱和偏振激发光谱研究了乙醚溶液中荧光分子跃迁偶极距的取向特征.实验结果表明,在垂直线偏振光照射下,乙醚溶液发射出峰值位于305 nm的荧光谱,对应的最佳激励光波长为256 nm.由偏振激发光谱分析得到荧光体的吸收跃迁偶极矩和发射跃迁偶极矩间夹角α的变化规律,揭示了荧光去偏振过程：在粘性溶液中的荧光分子具有一定的偶极取向,α随激发光波长发生变化,当激发波长接近最佳激发光波长时,吸收跃迁偶极矩和发射跃迁偶极矩间趋于平行,荧光的退偏效果较弱,偏振度最大.研究结果能为分子空间取向特征的理论研究提供参考.     

新型金属锌有机膦酸盐的合成与光谱研究

通过水热法合成了Zn的两种新型有机膦酸盐,Zn(4,4’-bipy)(HBCP)1和[Zn2(phen)2(BCP)(H2BCP)].H2O2。其中化合物1为二维结构,Zn2+采用四面体配位方式,而化合物2为零维结构,Zn2+有五配位和六配位2种的配位方式。还利用了一维FTIR、热微扰下的二维IR相关光谱、Fluorescence和UV-VisDRS光谱等研究手段对化合物进行了研究,探讨了其结构与性能的关系,发现了化合物1以350nm激发,在412和520nm左右出现两个宽带发射峰,而化合物2在336nm激发下只在398nm处出现宽带发射峰。