生物介质中非线性声参量对温度依赖关系的研究

近年来，在超声医学中，由于高强度聚焦超声（HIFU）的快速发展，人们更多的关注无损测量组织温度，准确地确定超声灼烧的范围和程度。无损测量灼烧部分的温度和实时的反映生物组织中的温度分布状况，已成为人们关注的热点。本文研究生物组织的非线性声参量B/A与温度的关系，并同理论和热电偶的实验结果相比较，结果表明B/A是进行监测生物组织温度的有效工具。     

利用反射差频参量阵进行生物组织B/A值的层析成像

在有限振幅插入取代法的基础上,提出了利用反射模式的差频参量阵对生物组织的非线性声参量B/A值进行层析成像的理论和实验方法;测量了差频声波的指向性,并对若干生物样品进行了实验成像,获得了满意的结果,为医学超声提供了一个新的成像方法.     

聚焦非线性声场中耗损媒质的非线性声参量B/A 定征

对圆形活塞聚焦换能器在耗损媒质中产生的基波及二次谐波声场进行了理论分析,并对焦点处的基波及二次谐波幅值关系进行了讨论．在高线性聚焦增益条件下提出了用插入取代法测量非线性声参量的新方法,并对部分生物组织的非线性声参量Ｂ／Ａ值进行了实验测量．     

深海分层介质中的无源声定位时差交会特性

利用无源声信号的到达时差对目标入水点进行定位在浅海中已有成功应用,但在深海条件下因测量区域变大、声传播路径弯曲、测量条件受限等因素,定位性能不确定度增加.针对这一问题,建立基于水平分层介质假设的多基站时差定位模型,对比了等声速介质信道与水平分层介质信道定位求解的性能差异,并结合西北太平洋夏季环境条件下的仿真算例对模型进行了验证.研究揭示了有明显等效声速差异条件下的深海时差交会变异性特征,当两基站的等效声速相接近时,等时差线趋于标准双曲线样式;当两基站的等效声速相差较大时,等时差线呈现不规则分布,一侧趋于闭合,另一侧趋于平行,且多个基站等时差线均位于闭合一侧时,定位性能明显下降.在测量系统论证和设计时应充分考虑时差交会特性,结合具体海区环境条件合理选取基阵构型和布设深度.     

利用反射差频参量阵进行生物组织B/A值的层析成像

在有限振幅插入取代法的基础上, 提出了利用反射模式的差频参量阵对生物组织的非线性声参量B/A值进行层析成像的理论和实验方法; 测量了差频声波的指向性, 并对若干生物样品进行了实验成像, 获得了满意的结果, 为医学超声提供了一个新的成像方法.     

聚焦非线性声场中耗损媒质的非线性声参量B/A 定征

对圆形活塞聚焦换能器在耗损媒质中产生的基波及二次谐波声场进行了理论分析,并对焦点处的基波及二次谐波幅值关系进行了讨论.在高线性聚焦增益条件下提出了用插入取代法测量非线性声参量的新方法,并对部分生物组织的非线性声参量B/A值进行了实验测量.     

金纳米棒:性能、制备、修饰、生物成像技术及应用

随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.本文结合本课题组在该领域的研究经验,综述了金纳米棒的制备方法、光学性能和表面修饰方法;并从金纳米棒局部等离子共振特性出发,综述了金纳米棒的暗场散射成像、双光子荧光成像、光声断层成像、光学相干断层扫描、X射线计算机断层扫描、表面增强拉曼散射成像等生物成像技术.同时阐述了金纳米棒在生物成像、医学诊断和联合治疗等领域中的应用进展.     

二元系生物组织的非线性声参量B/A研究

一、引言 自从1980年人们发现在医学超声中有非线性效应以来,对于生物媒质非线性声参量B/A的研究,便成了该领域基础研究的前沿课题。在世界上经过了几年的媒质B/A值测量研究表明,组织的物理、化学、生物状态和种类的不同,其B/A值亦不同,比如:脂肪类的值较大,在9—12之间;心、肝、脾、肾等组织的为7左右;血、尿等水样液体的值较小,在7以下;正常与病变组织的值差异显著.证明B/A具有鉴别组织的可能性。因而近年来,国际上又在     

岌岌可危的洞中生命

美国华盛顿特区大学的生物学教授戴维·卡尔内尔多年致力于洞穴生物的研究。他认为，在美国４．５万多个幽暗的洞穴中，栖息着很多生物，这些隐身在不同暗洞中的生物各不相同，一个洞通常只适宜某些特殊的生物生存。所以，如果某一个暗洞中的生物被彻底消灭，我们的地球就会永远地失去这些生物种类。 笼中的“金丝雀” 卡尔内尔最近对美国１０００多个暗洞中的生物进行了普查，他指出，“每种生物都有自己特殊的生存条件，生存环境的任何细微变化都可能危及物种的生存。” 与卡尔内尔一道进行此项研究的专家有：波士顿自然保护研究所的劳伦…     

梯度折射率超材料透镜

超材料是由人工设计的、具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构,有负等效质量密度、负等效弹性模量、负折射率等特性.声子晶体超材料是一种具有周期性结构的超材料,其布拉格带隙或局域共振带隙的存在使处于禁带频率下的声波或弹性波进入声子晶体后无法在其中传播.其能带特性可以通过设计进行调节,使通带频率下的声波或弹性波进入具有特定结构的声子晶体后,实现成像、聚焦以及定向传输等对波传播的极端控制功能.梯度折射率超材料是一种折射率随空间变化而变化的结构.梯度折射率透镜由局部非均匀结构组成,其折射率是空间坐标的函数.波在透镜中会沿着弯曲的轨迹传播,可以通过适当的设计实现对波的弯曲、偏转和聚焦等功能.梯度折射率的设计可以通过改变局部晶体单元的性质实现有效折射率的梯度分布,如改变声子晶体的晶格尺寸、散射体的填充率、散射体的材料等.此外,梯度折射率超材料透镜能够通过设计在宽频率范围内精准聚焦波,从而实现能量采集等工程应用.本文从光学理论原理、透镜设计及其应用三方面展开介绍,首先对理论基础以及目前构建梯度折射率器件的几种方法进行总结,然后从透镜的应用角度介绍几种典型案例,最后对透镜的未来研究作出展望.     

含TNT废弃物的生物修复研究进展

介绍几种以生物为基础的处理TNT污染土壤的技术。分析了每一种方法的优缺点，厌氧微生物生物处理技术、土壤泥浆反应器、堆肥、植物生物救治作用，植物共生菌以及表达微生物降解酶的TNT转基因植物均已用于TNT的生物降解，厌氧生物处理技术对炸药污染物的去除比好氧技术更有效，在细胞、分子水平上研究对炸药具有特殊降解能力的微生物、酶的微观结构和生化性质是当今环境工程微生物学的前沿之一。     

原子力显微术应用于活细胞及新鲜组织成像的新进展

原子力显微术由于其独特的成像方式, 为生物医学领域高分辨表征与成像研究提供了崭新的手段, 但其在活细胞及新鲜组织成像上仍存在着巨大挑战. 本文结合作者在活细胞及新鲜组织成像方面的工作, 对原子力显微术两种常用工作模式(接触模式和轻敲模式)的特点和局限、新的轻敲模式(磁驱动轻敲模式, MAC mode)用于活体生物样本的优势以及MAC mode所提供的一种反映样品表面新信息的TREC像进行了叙述, 进而介绍了目前原子力显微术在活体生物样本成像方法及表征研究方面的进展.     

类血红细胞状氧化铁纳米颗粒在小鼠大脑皮层光声成像中的应用

制备了盐酸多巴胺修饰的类血红细胞状氧化铁纳米颗粒(DA@Fe_2O_3),基于其良好的光吸收特性,讨论了其作为光声造影剂的可能性.对DA@Fe_2O_3进行了体外细胞毒性测试,不同浓度材料光声信号响应和体外光声造影增强特性测试等;在此基础上,研究了其对小鼠大脑皮层血管的光声造影效果.结果表明,DA@Fe_2O_3生物兼容性良好、体外光声性能和造影效果优异,在小鼠大脑皮层血管中能起到较好的光声造影增强作用,具有成为高性能光声造影剂的潜质.     

藕丝电参数对溶液pH值的U/Ω效应

为了研究藕丝的电特性参数与生物组织的相容性, 将藕丝从新鲜莲藕中取出, 制作成长度相等的样本, 每50根为一束, 浸泡在不同pH值溶液中, 24 h后取出. 在温度为23~25℃、湿度为45%~55%的环境下, 测量其电感、电容和阻抗. 结果表明, 藕丝电感和阻抗随溶液pH值呈现U形变化曲线, 而电容则呈现Ω 形变化曲线, 其中U形曲线的最小值和Ω曲线的最大值正好与pH值为7的点(中性溶液)相对应, 称这种现象为U/Ω效应. 该效应表明, 在中性溶液中, 藕丝阻抗和电感出现最小值, 而电容出现最大值, 这与生物组织的电参数变化规律一致, 表明藕丝与人体组织在电特征方面具有很好的相容性. 本研究提示, 藕丝作为一种新型天然生物材料, 可能在组织工程、生物医学、生物电子和量子化学等领域具有潜在的广泛应用前景.     

藕丝电参数对溶液pH值的U/ Ω效应

为了研究藕丝的电特性参数与生物组织的相容性,将藕丝从新鲜莲藕中取出,制作成长度相等的样本,每50根为一束,浸泡在不同pH值溶液中,24h后取出.在温度为23~25℃、湿度为45%~55%的环境下,测量其电感、电容和阻抗.结果表明,藕丝电感和阻抗随溶液pH值呈现U形变化曲线,而电容则呈现Ω形变化曲线,其中U形曲线的最小值和Ω曲线的最大值正好与pH值为7的点(中性溶液)相对应,称这种现象为U/Ω效应.该效应表明,在中性溶液中,藕丝阻抗和电感出现最小值,而电容出现最大值,这与生物组织的电参数变化规律一致,表明藕丝与人体组织在电特征方面具有很好的相容性.本研究提示,藕丝作为一种新型天然生物材料,可能在组织工程、生物医学、生物电子和量子化学等领域具有潜在的广泛应用前景.     

旨在记录生物多样性及促进植物基因组研究 美国史密森学会建立植物冷冻库

<正>美国史密森学会其所属的美国国家自然历史博物馆(NMNH)于7月8日发起了一项倡议,即计划采集并冷冻来自全世界一半植物科的植物组织(将装有新鲜植物组织样本的试管保存在液氮中),为植物基因组学和生物多样性研究提供样本。参与该项目的研究人员称:随着该计划的进展,未来两年有望采集全部的植物科以及一半的植物属。     

纳米金等离子共振特性在生物成像中的应用

随着生物医学的发展, 科学研究对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高, 纳米技术和材料被越来越多地应用到生物医学领域中来. 在细胞和生物组织的成像分析中, 纳米金由于其特殊的表面等离子共振特性和优良的生物相容性, 常被用作对比剂、靶向载体、增强剂、示踪剂和传感器而广泛应用于生物成像领域中. 我们将课题组的研究方向与目前该领域的研究热点相结合, 从纳米金辅助细胞及细胞内成像和动物活体成像两个方面就纳米金在生物成像、医学诊断等领域中的应用进展进行了阐述.     

声子极化激元的电子能量损失谱研究进展

声子极化激元是晶体中的光学支声子与电磁波耦合形成的元激发,具有独特的中远红外介电响应、低损耗等特性,在波导、超透镜、增强的能量感应与传输等方面展现了巨大的应用潜力,因此近年来发展迅速.声子极化激元的主要实验研究手段是扫描近场光学显微镜技术,但由于缺乏合适的光源,目前在远红外波段的研究严重受限.此外,光子与声子之间大的动量失配问题也限制了光学显微镜激发大动量的声子极化激元.本文介绍了近年来扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术在研究声子极化激元方面的主要进展.相比于近场光学方法,电子能量损失谱具有大动量转移、宽频激发与探测、高空间分辨能力、高激发探测效率、多模式激发等优点,并且能在自支撑样品上测量,避免衬底影响.因此,基于此,研究人员取得了一系列重要研究成果,该方法已成为近场光学方法很好的补充.本文简要总结以上研究进展,并对下一步的研究前景进行了展望.     

有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应

有限振幅超声在生物组织中传播时将出现非线性效应。对在生物医学超声频率和强度范围下的有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应进行理论预言和实验研究,结果表明：由于非线性效应存在,使得超声效率因子、有效传播距离较小,声衰减系数增加,理论曲线和实验结果基本吻合,说明用有效传播距离和效率因子可以定量描述非线性效应对有限振幅超声波在生物组织中传播的影响。     

光声光谱应用于仔猪缺铁性贫血研究

用传统的吸收光谱法测量全血血红蛋白,即使稀释于合适的缓冲剂中,也难以得到满意的结果,原因为全血对光有强敖射。光声光谱法对散射光不敏感,样品无需特殊的制备,即可对固体、液体和凝胶体等进行测量。全血涂片的紫外、可见谱段光声光谱和血红蛋白的吸收光谱同样清楚地显示了含氧血红蛋白(Hb)的特征谱:420nm处的γ吸收峰、550nm处的β峰和585am处的α峰。本文首次报道了将光声光谱应用于仔猪缺铁性贫血研究的一个阶段性结果。