基于羧酸银的光敏热成像技术进展

最近10年,光敏热显影成像材料在技术上取得了重要进展,特别是以羧酸银作为银源的这类材料.这些进展集中体现在1995年为满足商品需要而研制成功的世界上第一个具有高分辨力、可作诊断使用的医用X射线胶片的Kodak DryView激光成像片上.此后,采用同样技术的一类特殊片种,即高反差的印刷胶片也随之问世.这些产品的实践应用都相当成功,已被多家公司所采用.这些新产品得益于三个方面的技术进展:改进成像层的照相性质、高影像质量和低成本的激光成像硬件,这也是此研究工作的焦点.在这类材料上所取得的重要成就反映在它们的高分辨力、高最大密度、低最小密度以及整张胶片性质的均一性上.所有这些优点,再加上超过100年的影像稳定性,使原来“老”的光敏热显影技术发生了一次脱胎换骨的变化,成为了当今最新的一种硬拷贝成像介质.     

同步辐射X射线成像技术在脑成像研究中的应用

脑疾病的诊疗、 探索高级脑功能机制和理解意识本源对脑科学研究具有重要意义. 成像技术在阐明脑科学神经系统结构和功能中发挥了重要作用. 迄今, 核磁共振成像、 光学成像和电子显微镜成像技术已为脑科学研究提供了强有力的手段, 取得了突出的进展. 同步辐射X射线显微成像技术具有高分辨率、 快成像速度和高穿透深度等优点, 是一类与已有技术互补的新型脑成像技术. 本文介绍了核磁共振波谱、 光学显微镜和电子显微镜等成像方法在脑成像领域中的应用, 重点阐述了同步辐射X射线成像的优势以及在脑结构成像和功能成像中的应用. 在此基础上, 展望了同步辐射X射线成像应用于脑科学研究的未来发展方向, 讨论了该技术在绘制人脑联接图谱中的优势及可行性.     

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.     

彩色胶片与数字照相的成像效率分析及对其未来的预测

本文作者曾经通过评估成像效率的当前状态和理论极限之间的差距以及分析产生此差距的原因预测过卤化银照相材料的未来发展.本文描述了采用上述的方法来评估和分析彩色胶片与数字照相的现状.经预测在未来前者成像效率的改进余地会远大于后者.     

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。     

可激活磁共振成像纳米探针的制备及生物医学应用

在生物医学领域,磁共振成像是一种非常重要的疾病诊疗技术.近50%的磁共振检查已经涉及造影剂的应用.可激活磁共振成像纳米探针以优化信噪比为原则,借助特异性的生物分子识别作用或分子交互作用增强磁共振信号,提高了磁共振诊断的敏感性与特异性,推动着磁共振成像在生物医学领域的广泛应用.本文就目前国内外热门研究的可激活磁共振纳米探针的种类、原理等方面进行阐述,详细介绍了可激活磁共振纳米探针在生物医学上的应用,在前景方面也进行了展望.     

宇宙射线缪子成像技术在中国的研究进展

宇宙射线缪子成像是一种新型的绿色核成像技术,近年来发展迅速。该技术利用天然的缪子射线对物体实现无损、高精度的三维成像。国内多所高校和研究机构已开展了一些缪子成像技术的相关研究,包括系统研发、场景应用和少量的成像算法研究。本文针对两种不同原理的缪子成像在国内的研究进行了综述,通过一些典型案例的介绍,展现该技术在经济、文化和社会方面的巨大价值和潜力。我国幅员辽阔、工业体系完善,缪子成像技术在多个领域具有广泛的应用需求。随着相关研究的深入推进,该技术在未来将取得持续发展并得到广泛应用,在文物保护与挖掘、矿藏勘探、基础设施结构监测、泥石流自然灾害预警等产业端发挥重要作用。     

质谱成像分析技术、方法与应用进展

质谱成像技术作为分子成像及质谱领域的研究前沿和热点,近几年受到高度关注并得到迅速发展.本文针对质谱成像技术、方法及其应用的新进展进行了综述与展望,介绍了中国学者近几年在质谱成像分析新技术及其应用方面取得的重要进展.     

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.     

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.     

无透镜数字全息显微成像技术与应用

针对微结构和微光学元件等微小物体的表面定量检测,本文介绍了一种利用无透镜数字全息的快速、无损的显微成像方法。首先介绍了基于球面波的无透镜数字全息显微成像技术的基本原理,采用CCD作为光电转换器件,基于迈克尔逊干涉光路,设计了无透镜数字全息显微成像系统,利用反射镜构成折反式光路,系统结构简单、紧凑,提升了系统便携性。然后利用USAF1951分辨率板对构建的成像系统进行了标定实验,得出其横向分辨率为6.69μm,放大倍率为3.375,系统工作距离为12.0mm。此外,还对晶圆表面结构进行实际测量。实验验证了该系统的可行性和有效性,有望进一步应用于MEMS、微光学元件、光学元件等表面形貌的定量测量中。     

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。     

数字全息显微在医学影像中的发展与最新应用

随着CCD等光电成像器件和计算机技术的迅猛发展,数字全息显微技术不断发展成熟起来,以其非接触、定量、三维成像等特点广泛应用于医学影像领域。本文综述了数字全息显微技术在生物医学方面的发展;比较了数字全息显微技术与其它显微技术在生物医学成像方面的优缺点;分析总结了不同全息显微影像信息系统;论述了不同光源结构对数字全息显微成像效果的重要影响以及相应算法补偿;列举了数字全息显微在生物医学中的最新应用。     

大数值孔径光学镜约束多级衍射机理

针对基于激光照明的离轴全息显微成像系统存在散斑和寄生条纹噪声,以及基于部分相干光照明的离轴数字全息显微技术存在相干条纹对比度差的问题,本文提出了一种基于单色LED照明的衍射相位显微成像系统。该系统利用大数值孔径物镜及光栅对物光进行多级衍射,并采用4f系统和空间滤波器分离出0级和+1级信息,分别作为参考光和物光,最终两束光在CCD阵面上干涉产生离轴全息图,从而形成共光路全息成像结构。通过理论分析和计算,对实验用到的光学元器件进行选型,确保衍射光频谱信息能够分开且满足抽样条件。最后与传统激光离轴数字全息显微成像检测结果进行对比,实验结果表明,本文提出的系统能够获得较高的成像准确度和信噪比。     

Electron digital imaging toward high-resolution structure analysis of biological macromolecules

Digital imaging has been applied to structure analysis of biological macromolecules in combination with electron energy filtering. Energy filtering can improve the image contrast of frozen-hydrated specimens, but needs a high-sensitivity imaging device instead of photographic film, because of a decrease in electrons after filtration. Here, a lens-coupled slow-scan charge-coupled device (SSCCD) camera with a post-column-type energy filter were examined to image bacterial flagellar filaments embedded in ice. We first measured the modulation transfer function of this camera and showed the remarkable improvement, compared to other fiber-coupled SSCCD cameras. The 3D structure calculated at approximately 7-angstroms resolution clearly resolves alpha-helices. Furthermore, filtered datasets recorded on the SSCCD camera with liquid-nitrogen and liquid-helium cooling were compared with the previous unfiltered one on film with liquid-helium cooling. This report describes the suitability of digital imaging with energy filtering for higher-resolution structure studies from its practical application.     

Instrument design and characterization for high resolution MALDI-MS imaging of tissue sections

In previous work, we have reported using a MALDI imaging time-of-flight mass spectrometer for the detection of protein ions from tissue sections with spatial resolution of 25 microm. We present here imaging mass spectrometry results obtained with a high-resolution scanning MALDI time-of-flight mass spectrometer, equipped with a coaxial laser illumination ion source, capable of achieving irradiation areas as small as 40 microm(2) (ca 7 microm diameter). MALDI-generated analyte ion signals from these very small irradiation volumes can be observed in a molecular weight range up to 27,000. High-resolution imaging mass spectrometry images were successfully generated from matrix thin film samples and tissue sections with scanning resolutions at and below 10 microm. This work also provides fundamental characterization of the ion signal dependence as a function of various focus and fluence parameters that will be required for extension to tissue imaging at the subcellular level.     

多种超分辨荧光成像技术比较和进展评述

所见即所得是生命科学研究的中心哲学,贯穿在不断认识单个分子、分子复合体、分子动态行为和整个分子网络的历程中。活的动态的分子才是有功能的,这决定了荧光显微成像在生命科学研究中成为不可替代的工具。但是当荧光成像聚焦到分子水平的时候,所见并不能给出想要得到的。这个障碍是由于受光学衍射极限的限制,荧光显微镜无法在衍射受限的空间内分辨出目标物。超分辨荧光成像技术突破衍射极限的限制,在纳米尺度至单分子水平可视化生物分子,以前所未有的时空分辨率研究活细胞结构和动态过程,已成为生命科学研究的有力工具,并逐渐应用到材料科学、催化反应过程和光刻等领域。超分辨成像技术原理不同,其具有的技术性能各异,限制了各自特定的技术特色和应用范围。目前主流的超分辨成像技术包括3种:结构光照明显微镜技术(structured illumination microscopy, SIM)、受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion, STED)和单分子定位成像技术(single molecule localization microscopy, SMLM)。这些显微镜采用不同的复杂技术,但是策略却是相同和简单的,即通过牺牲时间分辨率来提升衍射受限的空间内相邻两个发光点的空间分辨。该文通过对这3种技术的原理比较和在生物研究中的应用进展介绍,明确了不同超分辨成像技术的技术优势和适用的应用方向,以方便研究者在未来研究中做合理的选择。     

Mass spectrometric imaging of synthetic polymers

The analysis of synthetic polymers represents today an important part of polymer science to determine their physical properties and to optimize the performance of polymeric materials for block copolymers as well as blend systems. The characterization can easily and rapidly be performed by mass spectrometry. In particular, the film formation of a synthetic polymer is of interest in material research and quality control, which can be determined by employing mass spectrometric imaging (MSI) using secondary ion mass spectrometry (SIMS) or matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectrometry. MALDI-MSI has been rapidly improved for the analysis of tissue cross-sections due to its soft ionization and accessible m/z range, which both also play an important role in polymer science. On the other hand, SIMS-MSI enables a sub-micrometer molecular spatial resolution, which is limited in MALDI-MSI due to the spatial resolution capabilities of the laser desorption process. The aim of the present contribution is to summarize recent advances in both imaging techniques for the analysis of synthetic polymers and to highlight their capabilities to correlate several imaging modalities in future applications.