液相电子显微镜解析高分子动态过程

电子显微镜被广泛用于表征高分子的形态、晶态结构、机械性质及组装行为,其在溶液态高分子的动态过程研究的应用中刚刚起步.近年来,由于在电镜真空腔中能稳定封存液体样品的纳米技术的发展以及对电子束与样品的作用机制的逐渐清晰,液相电镜实验实现了对溶液态高分子的高时空分辨、原位、实时、时空的“分子录影”.单分子原位成像实验提供了新的机遇去探索被传统系综测量掩盖的分子动力学行为.我们总结了液相电镜技术在高分子单链物理性质、单分子反应、组装体与组装行为、相分离等领域的研究进展,阐述了其中实验难点以及核心技术突破,详细讨论了电子束与样品相互作用和单分子成像实验揭示的关于高分子科学的新现象、新问题和新思考.最后,展望了突破目前纳米级空间分辨率和百毫秒时间分辨率可行的方案、面临的挑战和所需的技术支持,以及该目标实现后将给我们带来新的研究机遇.     

聚(L-谷氨酸γ-苄酯)-聚四氢呋喃-聚(L-谷氨酸γ-苄酯)三嵌段共聚物的合成与表征

聚氨基酸是一类低毒性、生物相容性良好、易被机体吸收和代谢的可降解合成高分子材料，在药物控释载体、组织工程支架、生物材料表面改性方面得到了广泛应用．但其降解周期及降解速度通常难以控制，应用受到一定限制．通过共聚方法将生物相容和亲水性良好的聚乙二醇（PEG）引入聚氨基酸链段中形成两亲性嵌段共聚物旧，研究其自组装行为，及作为基因转染和药物控释载体等已成为高分子科学领域新的研究热点．     

冠状动脉支架及其可降解高分子应用的研究进展

综述了近年来针对支架手术中再狭窄而采用的几种金属支架表面改性的方法与可降解医用高分子支架的发展、研究现状,其中包括对目前常用的可降解材料--聚乳酸进行了概述,以及应用有限元方法对可降解支架的支撑力进行的初步探索.     

可注射骨组织工程支架材料

利用微创手术结合组织工程学的原理修复骨缺损具有操作简单、损伤小、费用低等优点,性能优良的可注射骨修复材料是这一治疗方法能否临床应用的关键。能够原位交联固化的可降解高分子是目前最有发展潜力的可注射骨修复材料。目前研究的可交联高分子包括:聚乳酸、聚酸酐、聚富马酸(1,2-丙二醇)酯以及聚磷酸酯等。本文介绍了这几类高分子的合成、交联固化方法以及固化后材料的力学性能、降解性能和生物相容性,并对这几类材料用于微创手术修复骨缺损存在的问题进行了分析,初步提出了相应的对策。     

介入治疗用非血管可降解支架的研究进展

介入治疗是介于外科和内科治疗之间的新兴治疗方法,其中用于胆管、食管和气管等官腔的支架属于非血管介入治疗。非血管可降解支架与官腔具有良好的生物相容性,并且支架置入人体后,可以在一定时间内降解,转化为对人体无害的小分子排除体外。本文综述了介入治疗用非血管可降解支架的研究进展,重点介绍了非血管可降解支架的材料选择,外形设计,支架工艺(包括支架成型,覆膜改性,载药处理),性能测试(包括物理性能,力学性能,生物相容性,降解性能等)及临床应用进展。     

X射线成像技术在能源材料研究中的应用

随着人类对可持续能源的需求不断增长,先进的表征方法在能源材料研究等领域变得越来越重要。借助X射线成像技术,我们可以从二维和三维角度实时获取能源材料的形貌、结构和应力变化信息。此外,借助高穿透性X射线和高亮度同步辐射源,设计原位实验,可以获取充放电过程中样品的定性和定量变化信息。本文综述了基于同步加速器的X射线成像技术及其相关应用,讨论了包括X射线投影成像、透射式X射线显微成像、扫描透射X射线显微成像、X射线荧光显微成像以及相干衍射成像等几种主要的X射线成像技术在能源材料研究领域的应用,展望了未来X射线成像的应用前景及发展方向。     

可降解聚氨酯型组织工程多孔支架材料的制备

本文在可降解型聚氨酯分子设计,聚氨酯型组织工程支架制备方法,可降解聚氨酯多孔支架的生物学性能及可降解聚氨酯多孔支架在组织工程中的应用等几个方面对可降解聚氨酯型组织工程支架的最新研究进展作了综述。重点讨论了静电纺丝、冷冻干燥、相分离等几种聚氨酯多孔支架制备方法以及聚氨酯型组织工程支架的生物降解性质、生长因子嵌入、生物力学性能、生物相容性等生物学性能。目前的研究表明通过聚氨酯分子设计与各种支架制备方法结合可制得满足各种生物学性能的支架材料且这类材料已被证实在血管、软骨、硬质骨等各类组织工程中有重要的应用价值。但如何进一步提高聚氨酯支架材料的力学强度以使其能更好地与硬组织的力学性能相匹配以及如何降低或消除聚氨酯对人体的毒性仍是需要进一步研究的问题。     

聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究

聚类肽又称为氮取代聚甘氨酸(N-聚甘氨酸),是一类具有优良生物相容性以及生物活性的可降解高分子材料.由于酰胺键的活泼氢被取代,聚类肽主链结构中消除了聚肽固有的多重氢键相互作用,其主链柔性较好,聚合物性质主要由侧链基团的种类及其物理化学性质决定.基于这种链结构特征,可以通过设计不同的侧基结构,有效地调节聚类肽高分子的热力学性能、降解性能和自组装行为等物理化学性质.合成聚类肽的方法主要有2种——开环聚合和固相合成.本文主要介绍了聚类肽高分子的本体与溶液自组装行为,系统阐明了如何通过调控聚类肽高分子的侧链结构,研究链结构与自组装行为之间的相互关系,进一步构筑具有独特相分离行为以及自组装结构的新型生物高分子,同时探讨了这些材料在生物医用和能源等领域的潜在应用.     

红外热成像技术在高分子科学研究中的应用

红外热成像技术是一种非接触、非破坏性的测试材料表面温度的方法,具有既能生成优质图像,又能够精确测温的特点。该技术已被广泛用于全球工业行业的过程状态检测,如电力、建筑、医疗、军事等领域,但在高分子科学的研究领域应用还较少。本文介绍了红外热成像技术的基本原理,综述了红外热成像技术在高分子科学研究中的应用状况,包括研究材料在拉伸、冲击、疲劳过程的热效应特征,研究纤维成形过程的纺丝动力学及高分子聚合过程的反应动力学。     

同步辐射X射线成像技术在纳米探针细胞成像中的应用

纳米探针在肿瘤的高灵敏成像和高效治疗可视化方面具有重要的应用前景.通过细胞原位成像技术揭示纳米探针与细胞间的相互作用将为其临床应用奠定生物学基础.同步辐射X射线成像技术是研究纳米探针细胞原位摄取、胞内代谢及构效关系的重要方法.本文系统总结了基于同步辐射光源X射线成像技术在纳米探针细胞原位成像方面的研究进展,包括纳米探针的细胞原位成像、亚细胞结构原位成像、细胞原位价态分析、细胞原位定量成像以及细胞原位三维成像.此外,本文还对可用于纳米探针细胞成像的X射线成像技术的发展趋势进行了探讨.     

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...     

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.     

Facile preparation of holmium(III)-doped carbon nanodots for fluorescence/magnetic resonance dual-modal bioimaging

Holmium(III)-doped carbon nanodots (HoBCDs) were synthesized for the first time via hydrothermal treatment of citrate acid (CA), branched-polyethylenimine (BPEI) and diethylenetriamine pentaacetic acid hydrate holmium(III) dihydrogen salt (Ho-DTPA), and their dual-modality bioimaging applications were demonstrated by the use of HeLa cells. The as-prepared nanoprobes exhibited bright fluorescence with an absolute quantum yield of 8% and apparent contrast enhancement in T₁-weighted images.     

Multimodal Functional Imaging for Cancer/Tumor Microenvironments Based on MRI,EPRI, and PET

Radiation therapy is one of the main modalities to treat cancer/tumor. The response to radiation therapy, however, can be influenced by physiological and/or pathological conditions in the target tissues, especially by the low partial oxygen pressure and altered redox status in cancer/tumor tissues. Visualizing such cancer/tumor patho-physiological microenvironment would be a useful not only for planning radiotherapy but also to detect cancer/tumor in an earlier stage. Tumor hypoxia could be sensed by positron emission tomography (PET), electron paramagnetic resonance (EPR) oxygen mapping, and in vivo dynamic nuclear polarization (DNP) MRI. Tissue oxygenation could be visualized on a real-time basis by blood oxygen level dependent (BOLD) and/or tissue oxygen level dependent (TOLD) MRI signal. EPR imaging (EPRI) and/or T₁-weighted MRI techniques can visualize tissue redox status non-invasively based on paramagnetic and diamagnetic conversions of nitroxyl radical contrast agent. ¹³C-DNP MRI can visualize glycometabolism of tumor/cancer tissues. Accurate co-registration of those multimodal images could make mechanisms of drug and/or relation of resulted biological effects clear. A multimodal instrument, such as PET-MRI, may have another possibility to link multiple functions. Functional imaging techniques individually developed to date have been converged on the concept of theranostics.     

细菌感染成像的研究进展

由致病菌或条件致病菌侵入机体繁殖而产生的毒素和其它代谢产物所引起的感染性疾病是目前全球范围内的主要死亡原因之一. 感染性疾病的早期诊断是对其进行有效治疗与控制的重要途径. 分子影像技术的快速发展给体内细菌感染的评估带来了前所未有的变化和机遇. 本文综合评述了计算机断层扫描、 正电子发射断层扫描、 超声成像、 磁共振成像、 荧光成像及光声成像等成像方式在细菌感染体内成像中的研究进展、 不足和发展方向等, 以期为活体细菌感染检测方法的发展提供参考.     

Multimodality Imaging Agents with PET as the Fundamental Pillar

Positron emission tomography (PET) provides quantitative information in vivo with ultra‐high sensitivity but is limited by its relatively low spatial resolution. Therefore, PET has been combined with other imaging modalities, and commercial systems such as PET/computed tomography (CT) and PET/magnetic resonance (MR) have become available. Inspired by the emerging field of nanomedicine, many PET‐based multimodality nanoparticle imaging agents have been developed in recent years. This Minireview highlights recent progress in the design of PET‐based multimodality imaging nanoprobes with an aim to overview the major advances and key challenges in this field and substantially improve our knowledge of this fertile research area.     

A review of recent trends in polymer characterization using non-destructive vibrational spectroscopic modalities and chemical imaging

This review focuses on the recent developments in vibrational spectroscopy and chemical imaging (i.e. Raman, Near Infrared, Mid Infrared) to characterize polymers in diverse forms, their behaviour and transient phenomenon. First, important polymeric properties and traditional methods of their characterization are outlined. Then relative advantages & disadvantages have been presented of different characterization methods are presented. This is followed by a detailed review of applications of chemical imaging and spectroscopic techniques in polymer characterization, including the limitations encountered. The article ends with a discussion on the future of chemical imaging with regards to polymer characterization.     

Inhalable Thioflavin S for the Detection of Amyloid Beta Deposits in the Retina

We present an integrated delivery technology herein employing the aerosolized method to repurpose thioflavin S for imaging amyloid beta (Abeta) deposits in the retina as a surrogate of Abeta in the brain for early detection of Alzheimer’s disease. The data showed that wild type (WT) mice also have Abeta deposits in the retinae, albeit much less than 5XFAD mice. Further, only in 5XFAD mice, significant Abeta deposits were found associated with retinal ganglion cells (RGCs) in whole-mount and cross-section data. Furthermore, the fluorescent signal depicted from thioflavin S corroborates with Abeta immunohistochemistry staining information. Overall, this probe delivery via inhalation method is also applicable to other Abeta-binding molecules, such as Congo red, curcumin, and thioflavin T. The advantage of imaging retinal amyloid deposits compared to the brain counterparts is that the eye is easily accessible by in vivo imaging and it reduces the effort to design a probe that must cross the formidable blood-brain barrier.