激光诱导荧光毛细管电泳DNA检测系统信噪比分析

建立了用于DNA分析的激光诱导荧光检测毛细管电泳系统,分析了垂直入射激发光在毛细管中的行进和高分子溶液电泳筛分介质的瑞利散射及毛细管壁折反射引起的激发光背景噪音.利用光线追迹法计算了折反射引起的背景噪音随激发光和收集方向角度不同时的分布曲线以及荧光在各个方向的分布曲线.两种噪音比较表明,散射噪音比激发光背景噪音低4个数量级,可以忽略.模拟表明,光轴方向荧光最强,90°方向最弱,变化在6.5％内.激发和收集方向成105°时,背景噪音最小,可以获得最大的信噪比,最后对模拟结果进行了实验验证.     

跨尺度光学内窥成像技术

光学成像技术具备高分辨、多尺度、多维度、易集成以及低辐射等优势,在生物医学领域发挥重要的作用。在内窥镜领域,如何进行内窥图像信息的获取、处理及可视化是光学成像技术要解决的核心问题,在医学临床中获取内窥镜所观察部位的跨尺度图像有利于医师对于患者病情的诊断以及提升术中操作的精确程度。本文从跨尺度光学成像技术在内窥镜领域的应用入手,重点阐述了目前内窥镜临床中用于获取跨尺度图像的光学系统类型,包括跨尺度变焦光学系统、光纤扫描成像系统、多通道成像系统等,说明了这些跨尺度光学内窥镜系统如何获取跨尺度图像,并对跨尺度光学成像在内窥镜领域的未来发展做了展望。     

线性聚丙烯酰胺凝胶毛细管电泳的迁移特性

使用线性聚丙烯酰胺作为筛分介质,对片段长度为80～584bp的标准DNA样品进行毛细管电泳,利用激光诱导荧光方法检测信号,荧光染料为溴化乙啶。改变电场强度100～375V/cm,得到的迁移率曲线与电场强度和DNA片段长度成复杂的函数关系,已有的经典理论模型:Ogston模型、Reptation无拉伸模型和Reptation拉伸模型都不能正确地描述实验观察到的迁移率随电场强度和DNA片段长度的变化情况。因此,提出一种修正的Ogston筛分理论,假定迁移的DNA分子在电场强度方向延展拉伸,如同小分子穿过凝胶筛孔。在该修正模型中,DNA的迁移率仅依赖于电场强度、筛分介质浓度和片段长度,很好地解释了实验现象。     

扬鞭催马 骁腾教坛──记上海市化学特级教师马骁同志

受上海市化学教育研究会的委托,本想好好地组织有写作水平的同志,将上海市化学特级教师马骁同志别树一帜、具有独特风格的教育教学思想、教学风范、教学特色等撰文报道的,但是一听说要写他,他的第一个态度就是:"千万不要把这件事扩大复杂化,给大家增加麻烦,越简单越好!"望着眼前这位高大而魁梧的身材、宽阔而饱满的前额、端正儒雅的四方脸显得是那样地庄重、朴素、亲切、和蔼,一幅老式的秀琅架眼镜后面,一双深邃而炯炯有神的大眼睛不时地闪动着睿智的光,这就是集"才气"与"灵气"于一身的上海市化学特级教师--马骁同志。     

共焦生物芯片扫描仪光束分离器设计探讨

指出激光共焦生物芯片扫描仪的光束分离器设计最终影响系统分辨率,简要给出了采用波长光束分离器和几何光束分离器的优缺点.为满足仪器扫描分辨率和灵敏度这对互相受牵制的因素,系统地分析了几何光束分离器中,采用的反射镜孔径的定量分析计算方法.所得的结果对几何光束分离器的设计和性能的评价有重要的意义,最后给出实验结果.     

共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制

根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统.根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益,进而获得PMT的期望控制电压.一个12位数模转换器产生期望控制电压,自动控制PMT电流增益的调节,控制电压精度高达2 mV.实验结果表明,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节,并具有稳定性高、抗干扰能力强的特点.     

DNA测序信号去噪分析的一种新方法

在DNA荧光测序中,噪声会影响分析的准确度和检出限。相比其他滤波方法,小波分析具有良好的时频域分辨特性。在小波去噪处理中,正确选择合适的小波基函数、去噪阈值和分解层数直接关系到信号去噪处理的质量。为了真实构建噪声模型并准确评价去噪算法的有效性,实验中通过实际系统中采集到的噪声信号叠加理想荧光信号构建DNA测序仿真信号,去噪分析的结果表明：选择sym7小波基函数、分解层数(lev＝5)与使用固定格式软阈值,有效去除了DNA测序信号的噪声;处理后,信号的信噪比提高了5倍以上。将其用于处理实际的DNA电泳荧光信号,相比基于随机噪声模型的算法,去噪后的信号更加真实可靠。     

热解法制备KY3F10: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm)纳米晶及其特性研究

有机染料和量子点等荧光标记材料存在发射光谱宽、 光热稳定性差和细胞毒性等缺陷, 限制了其在生物学研究中的应用. 镧系掺杂上转换发光材料不存在"自发荧光"和"光漂白"现象, 灵敏度高, 长期稳定性好, 利于活体检测. 论文首次采用热解法, 以油酸和十八烯为表面活性剂和溶剂, 制备了KY₃F₁₀: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm) 纳米晶. 研究了油酸含量对产物形貌和粒径尺寸的影响, 当油酸与十八烯的比例为3:1时, 为制备类球形单分散纳米晶体的最佳工艺条件, 在980 nm半导体激光器激发下, 样品KY₃F₁₀: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm) 分别发射出较强的黄绿、 绿色和蓝色光, 这些结果显示KY₃F₁₀: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm) 纳米粒子作为生物探针在多重荧光标记方面具有优异的特性.     

Cross-talk correction in dual-labeled fluorescent microarray scanning

Cross-talk phenomenon in dual-labeled fluorescent microarray scanning is analyzed from cross-excitation and cross-emission. It is turned out that the spectral overlap of the fluorophores is crucial for cross-talk error, and this error can be corrected by an image subtraction method. The experiment was successfully applied to separate the Cy3 channel and the Cy5 channel in microarray scanning. The cross-talk error was reduced from more than 1% to about 0.1%.     

Robust protein microarray image segmentation using improved seeded region growing algorithm

Protein microarray technology has recently emerged as a powerful tool for biomedical research. Before automatic analysis the protein microarray images, protein spots in the images must be determined appropriately by spot segmentation algorithm. In this paper, an improved seeded region growing (ISRG) algorithm for protein microarray segmentation is presented, the seeds are obtained by finding the positions of the printed spots, and the protein spot regions are grown through these seeds. The experiment results show that the presented algorithm is accurate for adaptive shape segmentation and robust for protein microarray images contaminated by noise.