环糊精和油自组装形成的beads是一种新型的药物递送系统,在油类药物固体化、改善脂溶性药物生物利用度方面具有较强的应用潜力,但beads的形成机制仍不完善.本研究利用同步辐射X射线显微成像技术,测定beads的三维结构,基于对干燥前后beads结构的定量分析,发现beads形成过程中Pickering乳滴的有序性.在添加脂溶性成分后,油相的表面张力改变,对beads的结构会产生影响.因此,在载脂溶性维生素K1的过程中beads的三维结构会发生改变,但依然可见beads形成过程中Pickering乳滴的有序性.本研究从beads内部三维结构出发,揭示了环糊精半包合形成Pickering乳滴,再有序聚集、组装形成beads的微观过程,完善了beads的形成机制,为beads的进一步研究提供了结构学基础.

利用新型第三代高亮度同步辐射光源相衬成像技术,可实现弱吸收(主要含碳、氢、氧和氮等元素)物质材料特征结构的无损三维鉴定.以具有极高药用价值的新疆地产药材——阿魏(Ferula)为研究对象,采用同步辐射高分辨X射线相衬显微CT技术,并结合相位恢复算法,有效解析和评价了新疆阿魏(F. sinkiangensis)的三维特征结构,极大提高了对药材类生物样品的显微结构和密度的分辨能力,从而为新疆阿魏的特征分辨、品质鉴定和真伪识别提供了一种直观可靠的三维可视化新手段.

同步辐射X射线断层显微成像已经成为古生物研究中一种新的重要手段,能够在不损坏化石的前提下,提供化石内部超高分辨率的三维成像.利用瑞士光源最先进的同步辐射X射线断层显微成像技术,研究分析了7个采自浙江长兴志留系(约4.28亿年前)的早期盔甲鱼类浙江曙鱼三维立体保存脑颅化石.同步辐射X射线显微成像结果显示,盔甲鱼脑颅完全由软骨组成,并没有软骨外成骨存在的证据;盔甲鱼脑颅解剖结构能够被精细保存下来,很大程度上归功于脑颅软骨与周围软组织在埋藏过程中的异时分解.利用AMIRA或 AVIZO等计算机三维虚拟复原软件,三维虚拟复原了7个曙鱼脑颅模型,首次揭示出盔甲鱼脑颅内部详细的解剖结构.初步研究结果显示盔甲鱼的脑颅已经发生了显著的重组,具备了颌发育所必需的先决条件.

在古生物学研究中,以X射线断层成像(Computed Tomography)为代表的三维无损成像技术可以在不破坏化石标本的前提下,同时获得标本外观形态和内部结构的信息,相比传统的可见光成像手段有着明显优势.为推动化石三维无损成像技术在国内古生物学领域的发展,本文系统介绍一种新型显微CT技术——三维X射线显微术(Three-Dimensional X-ray Microscopy).与基于几何放大和吸收衬度成像的传统显微CT技术相比,该技术有若干优势:(1)将同步辐射X射线显微断层成像的光学成像系统引入基于实验室X射线源的显微CT系统中,在几何放大的基础上增加了光学放大,优化了传统显微CT的系统架构,弥补了传统显微CT单纯依靠几何放大的不足,提高了空间分辨率;(2)采用可移动的X射线源和优化的光学成像系统,实现了低能X射线相位衬度成像,可以三维重构传统显微CT技术无法有效探测的、低吸收衬度的化石标本;(3)基于新的成像架构和成像算法,实现了厘米-分米级较大标本内部“感兴趣区域”(Region of Interest)精确导航和局部高分辨率(微米-亚微米空间分辨)成像;(4)可以实现小型扁平标本(宽厚比＞4,宽＜10 cm)高效率、高分辨率成像和长条形微体标本长轴方向自动分段无缝拼接的微米至亚微米级高分辨率重建,弥补了传统工业显微CT针对小型扁平标本和长条形微体标本高分辨成像效果不佳的缺陷.这些优势使得基于实验室X射线源的显微CT成像技术可以获得接近同步辐射X射线源的成像质量,从而有效推动化石生物学研究.

目的 探讨X射线相衬CT(PCCT)对人体胆道闭锁(BA)样品中脉管显微结构的显示作用.方法 将4份人体BA样品进行冲洗、固定并以乙醇脱水干燥,采用上海同步辐射光源BL13W1线站进行PCCT成像,通过图像处理分别获得滤波反投影算法重建图像、样品整体及微脉管的3D重建图像,并对不同类型脉管进行区分.而后对样品进行石蜡包埋,4 μm切片,并行平滑肌细胞抗体(SMA)、细胞角蛋白19抗体(CK19)免疫组化染色及苦味酸天狼星红染色组织病理检查.对比观察滤波反投影算法及微脉管3D重建图像与相应病理图.结果 滤波反投影算法重建CT图像及微脉管3D重建图像均可用以区分人体BA样品中的肝动脉、胆管及增生胆管、门静脉,并清晰显示不同类型脉管的结构特征,所示微脉管结构与组织病理学检查相符.结论 结合滤波反投影重建算法及3D可视化技术,PCCT能够清晰显示离体BA组织的微脉管结构.

目的 应用常规Micro-CT及基于同步辐射相位衬度Micro-CT技术对大鼠肺脏进行成像,探讨两种检查方法显示鼠肺部细微结构的能力,并评价其优缺点.方法 常规饲养Wistar大鼠7d,适应环境后进行活体常规Micro-CT扫描.处死大鼠获取大鼠离体肺脏标本,标本经10％ 甲醛固定24 h后,梯度酒精脱水获得干燥标本,行离体成像.离体大鼠肺脏标本分别在SCANCO uCT80 Micro-CT及Skyscan1172 Micro-CT进行不同分辨率的常规Micro-CT成像,之后在上海光源(SSRF)X射线成像与生物医学应用光束线站(BL13W)进行基于同步辐射相位衬度Micro-CT成像.成像后将原位肺脏组织再次浸泡在10％ 甲醛中,行H E染色组织病理学检查评估.结果 利用常规Micro-CT可行活体大鼠肺脏成像,高分辨率常规Micro-CT和基于同步辐射相衬Micro-CT成像技术可以清晰显示大鼠肺组织微结构,包括气管、各级支气管、肺泡及肺脏血管,与病理学图像所示结构特征相似,具有较好的一致性,经后处理可进一步对肺脏容积、支气管束、肺泡及血管束等进行测量,提供更多参考数据.结论 常规Micro-CT成像技术可应用于实验动物的影像学动态监测,高分辨率的常规Micro-CT和基于同步辐射相衬Micro-CT成像技术一定程度上可替代病理学检查.

软胶囊壁不透光时,无法直接观察内容物变化.本研究旨在原位无损伤地测定软胶囊的结构及其内部微粒分布,揭示软胶囊的内在质量,发展软胶囊原研制剂剖析与物理稳定性评价的新技术.以蜂胶软胶囊为例,依托同步辐射光源X-射线显微成像(synchrotron radiation X-ray micro computed tomography, SR-μCT)原位无损伤地采集软胶囊的CT投影图像,通过三维重构计算内容物中微粒体积、个数、分布及囊壁厚度等结构参数,分别定量分析长期试验和加速试验6个月后软胶囊的结构差异.结果 表明,长期试验的软胶囊内容物分布均匀,微粒数量少;加速试验后软胶囊的壳壁在压缝部位、一侧囊壁处局部变薄,内容物出现分层现象,具有相对较强X-射线吸收的微粒密集分布在囊壁边缘.本研究通过SR-μCT获取的软胶囊结构参数可用于评价储存环境对软胶囊稳定性的影响,为软胶囊质量控制与评价提供新方法.

无定形药物在提高难溶性药物溶解度、改善其溶出及生物利用度方面具有显著优势,故而广泛应用于药物制剂领域.但无定形药物处于能量较高的非稳态,易发生结晶,从而失去其在溶解度和溶出速率等方面的优势.因此,在无定形药物制剂的制备和储存过程中,为控制质量需要对其进行相应表征.目前,已有包括光学技术、热分析技术、光谱学技术等在内的多种技术被广泛用于无定形药物制剂的研究领域.本文简述无定形药物制剂的多种新发展的表征技术,包括偏光显微镜-控温热台联用、表面光栅衰减、X射线粉末衍射-同步辐射光源技术联用、热分析技术、宽频介电谱、纳米红外光谱分析、拉曼光谱成像、固态核磁共振、荧光分析、X射线光电子能谱等技术,并重点介绍近几年该领域的研究进展及其应用,以期为无定形药物制剂研究和开发提供借鉴.