小鼠卵母细胞染色体三维双光子荧光图像的轴向衰减

双光子荧光显微镜作为一种高分辨光学仪器,已经被广泛应用于生物样品的非侵入式三维光学成像中。相比共聚焦显微镜,双光子荧光显微镜拥有更深的探测深度。然而,即便如此,在对较厚的生物样品进行非侵入式光学三维成像时,样品的成像质量也往往会随着探测深度的增加而下降。在临床和生物学领域对研究母性遗传起重要作用的小鼠卵母细胞拥有较大的直径(80～100 μm),吸收和散射效应较为明显。本文研究小鼠卵母细胞染色体的三维双光子荧光图像随探测深度增加图像质量的衰减程度。通过对所得图像进行轴向衰减矫正,利用体积作为参数,将矫正前后小鼠卵母细胞内染色体三维双光子荧光图像进行对比。结果表明,由于吸收和散射效应,卵母细胞存在较严重的光学轴向衰减问题,因此,对用双光子荧光三维成像手段获得的小鼠卵母细胞图像进行衰减矫正是有必要的。这为进一步精确定量的研究卵母细胞内染色体的三维构像打下良好的基础。     

小鼠卵母细胞质量的光谱研究

卵母细胞质量是影响哺乳动物体外受精能力、胚胎体外发育潜能以及妊娠成功与否的关键因素，显著影响着人类的辅助生殖、动物的育种、品种改良及保存濒危物种等工作，对其质量的研究具有重要的应用价值。目前常规的质量评估手段主要从形态学角度、从生化分析角度展开。但传统的基于卵母细胞形态甄选评估其发育质量的方法，其结果的可靠性较强地依赖于技术人员的经验，具有主观性较强的特点；新型的基于生物学技术检测生化指标的方法虽能弥补基于形态检测方法的不足但仍存在侵入式研究、生物操作步骤繁琐复杂、实验耗时长，影响卵母细胞后续发育的缺点。众所周知，生物组织异变往往伴随着内部生化组分的改变，而生化组分的改变往往表现出光谱的差异。鉴于此，利用紫外-可见分光光度计和自改建多光谱成像系统研究卵母细胞的光谱，并分析了未成熟与成熟卵母细胞、新鲜成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱差别。研究发现，(1)与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱(190～1 100 nm)相比，未成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱均出现数个峰位的增减变化。未成熟卵母细胞与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱相比，缺失了205和579 nm两个峰位以及894～941 nm的...     

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。     

光谱法对照研究肌红蛋白及其突变体Mb(D60K)与H_2O_2的相互作用

为了解肌红蛋白(Mb)表面60位天冬氨酸(Asp)突变为赖氨酸(Lys)后对蛋白结构稳定性的影响,本文通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和停流荧光光谱对照研究了模拟生理条件下野生型肌红蛋白Mb(WT)及其突变体Mb(D60K)与过氧化氢(H2O2)的相互作用。结果表明:在Mb(D60K)与H2O2发生相互作用过程中,铁卟啉部位的紫外和荧光发射光谱数据与Mb(WT)相比,性质与功能均表现出显著差异。虽然只有一个氨基酸的改变,但其结构和性质发生明显变化,说明60位氨基酸在稳定蛋白结构中有重要的作用。同步荧光光谱和停流光谱的结果同样表明Mb(D60K)的结构与功能受H2O2的影响较小,Mb(WT)受H2O2影响明显。综合分析表明,Mb(D60K)在与H2O2相互作用过程中,蛋白结构稳定性提高。     

基于三维荧光光谱结合平行因子分析对春季北黄海有色溶解有机物的研究

利用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC),对我国春季北黄海海水样品的荧光光谱进行了研究和分析。结果表明,北黄海有色溶解有机物(CDOM)中的荧光溶解有机物(FDOM)可分为四个组分,其中两组为类腐殖荧光组分c1(260,315/425)和c2(295,355/490),两组为类蛋白荧光组分c3(275/310)和c4(230,290/345)。四个组分之间不同程度的线性相关性说明了它们同源相似性,类腐殖质两组分之间的相关性最高,类蛋白质两组分次之。四个荧光组分和总荧光强度在平面分布和垂直分布都呈现近岸高,远岸低的趋势,同时除去陆源输入影响,海洋自身的水团运动和生物活动也影响着北黄海CDOM的分布。聚类分析进一步说明了北黄海不同区域的总荧光强度分布特征,也体现了整体上CDOM的均一性。荧光指数FI、腐殖化指数HIX和生源指数BIX在一定程度上指示了北黄海CDOM的来源,说明近岸区域陆源的影响较大,而向海一侧则受生物活动的作用影响较大,此结论与前述荧光组分的分布规律吻合。     

稀土配合物荧光探针用于研究多肽和DNA的相互作用

稀土元素铽与对氨基水杨酸、二乙三胺五乙酸形成的配合物DTPA-pAS-Tb具有独特的光学性质,包括大的Stokes位移、毫秒级的荧光寿命、窄的发射谱带、良好的水溶性,适合作为荧光探针。DTPA-pASTb的荧光峰和有机染料四甲基罗丹明(TAMRA)的吸收峰有较大的重叠,可以发生有效的荧光共振能量转移(FRET)。我们将供体DTPA-pAS-Tb标记于双链DNA上,并在多肽上标记受体TAMRA,利用稳态及瞬态荧光光谱检测荧光供受体对之间的能量转移,研究多肽和DNA的相互作用。     

獐子岛附近海域溶解有机物的荧光特征

利用平行因子分析(PARAFAC)模型对三维荧光光谱(EEMs)进行解析,研究了獐子岛附近海域不同季节荧光溶解有机物(DOM)荧光的组成特点及分布变化。调查水域在不同季节的DOM荧光组成基本一致,包含类腐殖质荧光组分C1(265/440nm),C2(410～450/520～550nm)和类蛋白荧光组分C3(230,280/330nm),且三者有很好的相关性,表明它们有着相同的来源或彼此间存在某种关系。各组分在不同季节不同水层的分布有在獐子岛周围海域荧光强度相对较大的共同点。通过对各组分与叶绿素a和盐度变化的关系研究发现,调查海区OM受现场浮游植物和人类生产活动的共同作用。分析结果有效的证明了EEMs与PARAFAC相结合对DOM荧光进行分析鉴别的可行性。     

芦丁与血清白蛋白的作用研究

采用荧光光谱和紫外光谱研究了抗炎药物芦丁与牛血清白蛋白 (BSA)和人血清白蛋白 (HSA)的相互作用。通过二者荧光光谱的变化 ,求得药物与白蛋白作用的形成常数。探讨了它们之间的主要作用力类型。     

运用二维相关光谱手段研究Atto495荧光探针标记的细菌光敏色素

细菌光敏色素是一类含有胆绿素BV分子、对红光和远红光具有响应的色素-蛋白复合物。本文在采用Atto495分子对细菌光敏色素同源二聚体进行荧光标记的基础上,借助二维相关光谱手段分析了SDS对于结合到蛋白中的Atto495荧光发射谱的影响,发现除了非特异性结合,Atto495可以与Cys20以及其它区域的Cys结合。相关工作为后续分析光转换过程中的蛋白结构的变化奠定了基础。     

光谱学 激光光谱学

O433．54 2005031677 饱和激发情况下的荧光关联谱测量=Fluorescence corre- lation spectroscopy with saturated excitation[刊,中]／丁建 英(清华大学物理系,原子分子纳米科学教育部重点实验 室．北京(100084)),陈波…∥物理学报．-2004,53 (8)．-2503-2508 研究了激发光谱增强时其对荧光关联谱(FCS)测量的 影响。强激发光产生的饱和激发会改变激光诱导荧光的 空间分布函数,从而影响FCS的测量结果。首先根据饱和 吸收的物理模型,推导出强激发光情况下有效探测区域变     

OH自由基LIF光谱研究

利用脉冲高压直流放电技术产生H超声分子束,以纳秒染料激光二倍频输出(282 nm)作为激发光源,通过LIF光谱测量方法,获得了OH A 2Σ+-X 2Π(1, 0)带转动分辨激发荧光谱,并通过对谱线强度分布的分析和计算,得到X 2Π态H的转动温度为(30±1) K;通过对A 2Σ+-X 2Π (1, 1)带及(0, 0)带跃迁的荧光衰减时间谱测量,拟合得出H激发态 A 2Σ+ (ｖ′=1)及X 2Π (ｖ″=0)的寿命分别为(637±6)和(675±13) ns。     

拉曼光谱和MLS-SVR的食用油脂肪酸含量预测研究

为实现食用植物油中饱和脂肪酸、油酸、亚油酸含量的快速预测,对一批纯食用油以及不同比例两两混合油共91个样品进行了拉曼光谱检测,在800～2 000 cm-1范围内,通过基于寻峰算法的自动确定支点的基线拟合方法,对获得的光谱数据进行预处理,提取八个特征峰作为拉曼光谱的特征值。以这些特征值为输入,以样品油中实际饱和脂肪酸、油酸、亚油酸含量为输出,运用偏最小二乘回归(PLS)和多输出最小二乘支持向量回归机(MLS-SVR)方法,分别建立了可以同时预测三种脂肪酸含量的数学模型,结果表明MLS-SVR方法具有较好的效果。将MLS-SVR模型的预测结果与气相色谱法结果相比较,可得到三种脂肪酸的预测均方根误差分别为0.496 7%,0.840 0%和1.019 9%,相关系数分别为0.813 3,0.999 2和0.998 1;对未知样品三种脂肪酸的预测均方根误差不超过5%。表明,拉曼光谱和MLS-SVR相结合的食用油脂肪酸含量预测方法,具有快速、简便、无损、准确等优点,为食用油脂肪酸含量分析提供了一种可行的方法。     

矿物药蒙脱石散EDS指纹图谱双指标等级序列个性化模式识别分析及快速质量评价

矿物药中的多种金属和非金属元素及其含量决定了其功效。目前亟待建立普遍适用的、非化学分析的、以元素种类及其含量信息为基础的多种矿物药快速鉴别及定量质量评价方法。EDS元素指纹图谱可以快速测定各类矿物药的元素种类及含量。双指标等级序列个性化模式识别法则通过比较计算任意两个样品的共有(量)指标率及变异(量)指标率,建立以各个样品为参考的个性化双指标序列,然后再计算每个序列中所有样品的平均共有指标率及其标准偏差S,构造相似尺度函数P≥+xS。确定适合于所有样品最优分类的x和每个样品的个性化的显著相似样品特征序列,将其作为分类标准实现最佳分类。该法不仅适用于仅有共有峰,同时也适用于既存共有峰又有变异峰的指纹图谱的量化分析。测定了七种不同公司生产的蒙脱石散的EDS指纹图谱,计算了不同样品指纹图谱之间峰面积(或主要活性元素Fe,Al,Ca,Mg,Si的含量)的双指标率,当相似尺度x=0.5,可对七种蒙脱石散产品进行高分辨鉴别及准确质量评价。该法为矿物药的快速高分辨鉴别及定量质量评价提供了一种新途径。     

EMD和SPA算法在光谱法检测面粉过氧化苯甲酰添加量中的应用

将经验模态分解(EMD)和连续投影算法(SPA)结合用于面粉过氧化苯甲酰(BPO)添加量的近红外光谱检测分析中。在波长898～1 725 nm范围内采集添加了BPO的面粉样本光谱,先通过EMD分解法对其进行噪声预处理,然后利用SPA算法提取光谱特征波长。EMD处理后的光谱建模精度比原始光谱建模精度大大提高,通过SPA算法从512个波长中提取了7个特征波长,基于特征波长建立的模型,与EMD处理后全波长建模结果相比,建模波长个数大幅缩减,但是模型精度与全谱建模相当,结果表明：EMD和SPA结合可有效用于面粉BPO检测的光谱去噪和特征波长提取,该结果为开发便携式面粉BPO检测仪提供了参考和依据。     

Degradation behaviors of high power GaN-based blue light emitting diodes

The degradation mechanism of high power InGaN/GaN blue light emitting diodes(LEDs)is investigated in this paper.The LED samples were stressed at room temperature under 350-mA injection current for about 400 h.The light output power of the LEDs decreased by 35%during the first 100 h and then remained almost unchanged,and the reverse current at 5 V increased from 10 9A to 10 7A during the aging process.The power law,whose meaning was re-illustrated by the improved rate equation,was used to analyze the light output power-injection current(L–I)curves.The analysis results indicate that nonradiative recombination,Auger recombination,and the third-order term of carriers overflow increase during the aging process,all of which may be important reasons for the degradation of LEDs.Besides,simulating L–I curves with the improved rate equation reveal that higher-than-third-order terms of carriers overflow may not be the main degradation mechanism,because they change slightly when the LED is stressed.     

Single molecule FRET detection in CdSe-QD donor and Cy5-labeled molecular chaperone acceptor complex by imaging microscopy

We report single molecule spectroscopic evidence of FRET in CdSe quantum dot (QD) conjugated with Cy5-labeled molecular chaperone systems in buffer solutions. Donor QDs are core-shell type nanocrystals covered with organic surfactants on their outermost surfaces, i.e. CdSe/ZnS/TOPO’s. As prototype molecular chaperones, we adopt prefoldins (PFDs), on which Cy5’s are labeled as acceptors. Donor QDs possess two-fold degenerate emission dipoles perpendicular to the c-axis, due to their Wurtzite crystal structures, while acceptor Cy5’s possess linear absorption and emission dipoles. Thus, their combination provides novel features to those in conventional FRET systems. PFDs are jellyfish-shaped hexameric co-chaperones of group II chaperonins, which recognize hydrophobic portions of denatured proteins and encapsulate them within their central cavities. Hence, PFDs will also capture the CdSe/ZnS/TOPO QDs due to its surface similarity to the denatured proteins. By introducing simple microscope setup for single QD-PFD-Cy5 spectroscopy, we have successfully captured the emission spectra in FRET regime. We also have observed peculiar features in time evolution profiles of single QD emissions conjugated with Cy5-labeled PFDs under polarization modulation measurements. Notable point of our hybrid conjugates is that they are biochemically in living action. We describe our present results in relation to possible protein reactions.     

轮烯衍生物电子结构及三阶非线性光学性质的理论研究

苯轮烯衍生物具有良好的非线性光学性质. 运用密度泛函理论在不同理论水平和不同基组下计算了轮烯衍生物的静态极化率α和静态第二超极化率γ. 采用含时密度泛函TD-B3LYP方法计算了轮烯分子的紫外吸收光谱. 结果发现: 弥散函数对静态线性极化率α和第二超极化率γ 的计算结果都有显著的影响; 共轭体系的大小和引入的推拉电子基团可以调节轮烯衍生物的第二超极化率. 添加推拉电子基团后不仅能得到更高的非线性光学系数, 也能保证有较好的透光性能, 表明轮稀分子兼具有较高的三阶非线性光学响应和在可见光波段具有良好的透光性的特性. 此外, 采用CAM-B3LYP方法计算了分子1-1和分子2-2的动态(超)极化率. 计算结果表明: 在近红外区, 随着入射光频率的增大, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 都随之增大, 出现近共振增强效应; 在远离共振条件下, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 变化平缓.     

绿泥石矿物成分与光谱特征关系研究

绿泥石矿物广泛发育于各种岩石和地质环境中,其化学成分的变化,可反映出其形成时的物理化学条件及其光谱特征的变化。为了探索矿物光谱特征与其矿物化学成分间的内在关联性,为利用高光谱技术探测矿物微观信息提供基础依据。通过薄片显微分析,鉴定了岩石样品中的矿物种类及矿物组合特征,圈定出典型的绿泥石矿物颗粒和划分了绿泥石的产状特征;并利用现代电子探针微区分析技术,测定了16件岩石样品中共146个具有典型代表性的绿泥石矿物颗粒的化学成分,据此计算了其n(AlⅣ),n(AlⅥ),n(Fe),n(Mg)与Fe/(Fe+Mg)比值等相关化学参数;此外对测量的岩矿光谱进行分析,提取了岩石样品中绿泥石矿物的特征光谱参量。在以上基础上,对绿泥石矿物的光谱特征参量和其主要晶体化学参数的关系进行分析研究,研究表明绿泥石矿物的诊断性特征吸收波长位置随绿泥石中Fe离子含量的增加而向长波方向移动。研究结果对于利用高光谱遥感技术进行蚀变矿物及造岩矿物种类、成分及结构特征的识别和探测具有重要的指导意义。     

Synthesis,Growth and Spectroscopic Studies of Piperazinium Paranitrophenolate Monohydrate Crystals

A new piperazinium 4-nitro phenolate monohydrate single crystal (PNP) was grown by employing the solution growth technique piperazine and 4-nitrophenol, were the source material used for the growth, acetonitrile is used as solvent. The grown crystal was characterized by Single X-ray analysis and it shows that piperazinium 4-nitrophenol monohydrate crystallizes in the monoclinic space group P2 1/c, with cell parameters a=10.902 5(4) Å, b=6.226 1(3) Å, c=14.031 8(5) Å, and z=4. The lattice parameters of the substances were also determined by using powder diffraction methods. The functional groups are identified by using FTIR spectral analysis. The absorbance of title compound were analyzed using UV-Vis spectra. The thermo analytical properties of the crystal were studied using TG, DTA.     

路易氏剂红外吸收截面积的测定与光谱模拟

采用长程傅里叶红外光谱仪在600～1 600 cm-1波段内对不同浓度路易氏剂-1的气相红外透射光谱进行了测量,其特征频率为814,930,1 563 cm-1;并运用比尔-朗伯定律计算了对应特征频率的红外吸收截面积σ值,依次为3.89±0.01, 1.43±0.06, 4.47±0.05(×10-20 cm2·molecule-1)。路易氏剂-1测量光谱在1 158和1 288 cm-1处也有微弱的吸收峰。利用Gaussian09软件包中的密度泛函理论对系列路易氏剂的红外光谱进行理论模拟,其稳定构型和振动频率在b3lyp/6-311+g(d,p)水平上计算。并利用可视化软件Gaussview5.08对各频率的振动模式进行归属。理论计算的红外光谱和实测光谱在600～1 600 cm-1波段内非常吻合,特征频率的相关系数为0.999 1。计算光谱还发现了0～600 cm-1波段内与砷原子有关的振动频率,为293,360和374 cm-1。用最小二乘法处理试验和计算结果中的特征频率,得到了适合路易氏剂-1的红外光谱频率矫正因子为0.977。利用该矫正因子对路易氏剂-1,路易氏剂-2,路易氏剂-3的红外光谱计算频率进行矫正。结果表明获得的路易氏剂理论红外吸收光谱可为该系列化合物的结构性质预测和远程红外光谱监测等提供参考。