光与生物组织相互作用的光谱学特性研究

论文题目: 光与生物组织相互作用的光谱学特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学工程

作者: 兰秀风

导师: 倪晓武,陆建,骆晓森,沈中华

关键词: 血液,高胆固醇血症血清,硫氧还蛋白还原酶,荧光光谱,荧光偏振光谱,胆固醇检测

文献来源: 南京理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文从理论和实验上研究了光诱导人全血、人脑硫氧还蛋白还原酶(TrxR)的荧光光谱及其特性,以及高胆固醇血症血清的光谱学检测机理与方法。根据波长为407nm的LED光诱导的人与实验小白鼠的全血荧光光谱谱线形状、谱线随血细胞浓度的变化趋势以及荧光的发光机理相似的现象,首次提出了在进行光与人血液相互作用机理研究时,可研究光与小自鼠血液相互作用的光谱学特性、发光机理及其产生的生物效应的物理机制,为研究光与人血相互作用机理提供参考。通过对波长为457nm的LED光、波长为457.9nm的Ar~+激光和波长为632.8nm的He-Ne激光激励下的全血荧光光谱进行比较研究发现:采用激光光源激发可以显现血细胞荧光光谱的部分精细结构,这说明血细胞中的荧光团对激发光波长具有一定的选择性,这种选择是由其自身的能级结构和状态所决定的。此外,He-Ne激光诱导的血液荧光光谱强度相对较弱,因此在ILLLIT临床应用中,He-Ne激光引起的光生物效应也较小。由于弱激光的生物效应具有双相性和可累积性等特点,故采用He-Ne激光进行血管内照射疗法,可较容易控制其照射剂量与作用效果,因而更为安全可靠。在检测了波长为407nm的LED偏振光诱导人全血溶液静态荧光偏振光谱偏振度的基础上,研究了偏振度随浓度的变化规律,并采用能量转移理论分析了在不同荧光区、不同浓度下,血液中各荧光团之间的不同能量转换机制及偏振度的变化现象。首次研究了正常人血清与高胆固醇血症血清的光谱学特性,结果表明正常人血清与高胆固醇血症血清的吸收光谱和荧光光谱的谱峰形状均存在较大的差异,且正常人血清的吸收率和荧光强度均较低,因此可以通过比较待测血清的吸收光谱和荧光光谱初步判定血清中胆固醇含量是否异常。首次研究了波长为407nm的紫色光和波长为253.7nm的紫外光激励溶液状态下的人脑硫氧还蛋白还原酶(TrxR)分子的荧光光谱及其特性。理论与实验结果均表明TrxR的荧光光谱与TrxR分子的构象和空间结构密切相关。本文的研究结果对研究光与血液相互作用的机理、借助血液及其组分的自体发光特性进行临床诊断和治疗、以及研究生物大分子的构象与结构特点提供实验和理论依据。

论文目录:

摘要

Abstract

1.光生物医学及其机理研究进展

1.1 研究背景

1.2 光生物医学的研究状况

1.2.1.生物组织的激光治疗技术研究状况

1.2.2.生物组织的光学诊断与检测技术研究状况

1.3 光与生物组织相互作用机理研究进展

1.4 本文的主要研究工作

2.光生物医学的理论基础

2.1 光对生物分子的作用

2.2 紫外-可见吸收光谱的基本理论

2.3 荧光光谱的基本理论

2.4 生物组织产生的光谱

3.血液的光谱学研究

3.1 血液的一般光谱性质

3.2 人血液与实验小白鼠的血液荧光光谱比较

3.2.1 实验材料与方法

3.2.2 实验结果

3.2.3 分析与讨论

3.3 不同激励光诱导下的全血荧光光谱研究

3.3.1 实验材料与方法

3.3.2 实验结果

3.3.3 分析与讨论

3.4 血液偏振荧光研究

3.4.1 实验材料与方法

3.4.2 实验结果

3.4.3 分析与讨论

3.5 本章小结

4.高胆固醇血症血清的光谱学研究

4.1 胆固醇结构及其生理功能

4.2 胆固醇含量的检测方法

4.3 研究血清胆固醇检测方法的意义

4.4 实验材料与方法

4.5 高胆固醇血症血清的吸收光谱研究

4.6 高胆固醇血症血清的荧光光谱研究

4.7 本章小结

5.硫氧还蛋白还原酶的光谱学研究

5.1 TrxR的生化特点和生理功能

5.2 研究蛋白质空间结构的方法

5.3 研究人脑TrxR结构的意义

5.4 人脑TrxR的样品制备与荧光光谱检测方法

5.5 紫色LED光诱导的TrxR的荧光光谱研究

5.6 紫外光诱导的TrxR的荧光光谱研究

5.7 本章小结

6.总结与展望

6.1 总结

6.2 研究展望

攻读博士学位期间发表的论文

攻博期间参与的科研项目

致谢

参考文献

发布时间: 2005-09-12

参考文献

[1].基于液晶滤波器件的高光谱显微成像系统设计及生物检测应用[D]. 朱思祁.暨南大学2015

光与生物组织相互作用的光谱学特性研究

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