小鼠稀释血及肝癌与健康小鼠血清荧光谱的高斯法研究

论文摘要

癌症早期诊断是一项十分重要的研究课题,荧光光谱方法灵敏度高,且所需样品少,在癌症的早期诊断方面极具发展潜力。本文用导数光谱分析法和高斯分解法研究了不同浓度小鼠稀释血液的荧光光谱特性;并对肝癌小鼠和正常小鼠血清荧光光谱特征进行了对比研究,结果表明,在导数光谱分析和高斯分解过程中所获取的光谱特征信息能够清晰地反映稀释血液荧光发射光谱曲线的构成细节和组合状况;肝癌组和正常组小鼠血清荧光谱的系列高斯基函数峰位(中心波长)、半宽度和相对强度等参数的组合状态之间存在显著差异。用波长407nm的单色光激发不同浓度的小鼠稀释血液并检测其荧光光谱。实验发现,当稀释血液浓度在1%～10%范围内变化时,其荧光谱曲线上的锌卟啉“表观特征峰”位置(波长)有随稀释血液浓度的增加而产生“红移”的异常现象。在对由实验检测所得荧光发射光谱数据曲线作二阶导数分析的基础上,根据其二阶导数光谱中出现的极小值的数量和位置进行多峰高斯拟合,拟合过程和结果揭示了稀释血液荧光发射光谱曲线的本质构成细节和组合状况:锌卟啉和原卟啉Ⅸ特征发光谱的高斯基元函数的峰位(谱峰中心波长)并未改变,而是其谱峰相对强度随稀释血液浓度变化而变化,其叠加效应产生“红移”现象。此结论对于正确认识上述“红移”现象的本质、并进一步研究其潜在的用途,具有重要的指导意义。血清中卟啉含量极少,用导数光谱法和高斯分解法对小鼠血清荧光光谱中卟啉的微弱信号进行了分析研究。对肝癌和健康小鼠血清的荧光光谱作二阶导数处理及高斯分解,并作对比分析,结果表明,肝癌组和正常组小鼠血清荧光谱经高斯分解后得到的系列高斯基元函数的中心波长、半宽度和相对强度等参数的组合之间存在明显差异,这对于研究和发展新的检测和诊断早期癌症的方法和技术具有重要的参考意义。本文的研究方法结果可以为研究光与生物组织相互作用的机理、为研究光生物效应、以及癌症早期诊断的荧光光谱方法研究提供了理论依据和实验方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 血液荧光光谱的研究现状
• 1.2.1 国内研究概况
• 1.2.2 国外研究概况
• 1.3 血清荧光光谱诊断研究概况
• 1.4 本文的主要工作
• 2 荧光光谱的理论基础
• 2.1 光对生物组织作用
• 2.1.1 光子能量与分子结构
• 2.1.2 分子的激发态
• 2.1.3 荧光光谱及其特点
• 2.2 荧光光谱的主要参量
• 2.2.1 荧光强度与荧光量子产额
• 2.2.2 峰位和谱带宽度
• 2.2.3 荧光寿命
• 2.3 分子结构与荧光的关系
• 2.3.1 共轭效应
• 2.3.2 取代基作用
• 2.3.3 平面刚性结构效应
• MAX的因素'>2.4 影响荧光光谱峰值位置λ_MAX的因素
• 2.4.1 环境极性
• 2.4.2 溶液的pH值
• 2.4.3 能量转移
• 2.5 影响荧光强度的因素
• 2.5.1 温度的影响
• 2.5.2 环境极性的影响
• 2.5.3 光照的影响
• 2.5.4 样品浓度的影响
• 2.5.5 溶液粘度的影响
• 2.5.6 溶液pH值的影响
• 2.5.7 溶解氧的影响
• 2.5.8 膜电位的影响
• 2.6 荧光光谱的检测及特点
• 2.6.1 灵敏度高
• 2.6.2 选择性强
• 2.6.3 样品用量少及分析方法简便
• 2.6.4 能提供较多的物理参数
• 2.7 荧光物质分析
• 2.8 导数光谱分析法
• 2.9 高斯分布函数及其导数的性质
• 3 小鼠稀释血液的荧光光谱研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验样品制备
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 获取稀释血液发射光谱方法
• 3.2 实验结果
• 3.3 荧光光谱分析
• 3.3.1 稀释血液荧光光谱的第一区域（波长为430～540nm）
• 3.3.2 稀释血液荧光光谱的第二区域（波长为580～720nm）
• 3.4 导数光谱分析
• 3.4.1 数据处理
• 3.4.2 导数光谱分析的主要步骤
• 3.4.3 不同浓度稀释血液的二阶导数荧光光谱
• 3.5 荧光光谱的高斯分解
• 3.5.1 稀释血液荧光光谱的高斯分解
• 3.5.2 讨论
• 3.6 本章小结
• 4 肝癌小鼠血清的荧光光谱研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验动物及肿瘤谱
• 4.1.2 小鼠肿瘤模型制作
• 4.1.3 样品制备
• 4.1.4 实验仪器
• 4.1.5 实验方法
• 4.2 肝癌小鼠的血清荧光光谱研究
• 4.2.1 340nm激发光激发的小鼠血清荧光光谱
• 4.2.2 405nm激发光激发的小鼠血清荧光光谱
• 4.3 不同时期肝癌小鼠血清荧光光谱分析
• 4.4 本章小节
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献