目的:构建一种太赫兹（THz）超材料传感方法用于microRNA-21（miRNA-21）的信号放大检测。方法:首先构建THz超材料传感方法，并用聚丙烯酰胺凝胶电泳及zeta电位验证方法的可行性；对传感器检测条件进行优化之后，对不同浓度的miRNA-21以及其他不同的miRNAs进行检测，并与其他microRNA检测方法进行比较；最后，对该传感器的回收率进行了评价。结果:在最优实验条件下，通过双链特异性核酸酶（DSN）循环识别与滚环扩增（RCA）的双重信号放大策略，该THz超材料传感器对靶标miRNA-21的响应范围为10 fmol/L至10 nmol/L，检测限为8.49 fmol/L。并且该传感器具有较好的特异性，具备了从多种miRNAs中识别靶标miRNA-21的能力，并且在商业化人血清样本中的回收率可达94.33%到115.33%。结论:该THz传感器可以实现靶标miRNA-21的高灵敏、高特异性检测，具备了在miRNA相关疾病无标记诊断与早期预警的潜力。

药物包衣操作是固体制剂制备工艺中的重要一步,具有提高药物稳定性、调节释放特性等重要作用.该文综述了能对关键质量参数(包衣层的厚度、增重及均匀性等)进行实时在线检测的过程分析技术(如拉曼光谱技术、近红外光谱技术和太赫兹脉冲成像技术等)的原理、特点和应用实例;总结了包衣过程模拟的方法及各自的建模过程、实例,分析影响药物包衣均匀性的因素及包衣机制.最后提出了工艺条件优化的发展方向,以期加速实现包衣过程的自动化与智能化.

细菌是人类最常见的致病源之一,不仅严重危害人类健康和公共卫生安全,还带来了巨额的医疗支出.快速而准确的细菌检测对细菌感染的治疗具有重要的意义.光谱检测方法不但可以快速实时地获得细菌的分类、含量以及功能状态等信息,而且具有操作简单、非侵入性的优势,在细菌检测领域具有巨大的潜力.本文介绍了拉曼光谱、太赫兹光谱、可见光和近红外光光谱、荧光光谱在细菌检测方面的研究与应用,并对可见光和近红外光光谱的分子机制——光靶点,包括含有视网膜发色团的细菌视紫红质(CBCRs)、带有四吡咯发色团的拟菌植物色素、带有对香豆酸发色团的光活性黄蛋白(PYP)、带有黄素单核苷酸(FMN)的光氧压力(LOV)结构域、带有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)发色团的隐色剂和含有FAD的蓝光感应域等进行了阐述.最后,针对现有细菌光谱检测技术的优缺点提出了细菌检测技术的优化策略,希望对细菌的光谱检测研究提供帮助.

近十年来,太赫兹科学技术在生物医学领域得到了蓬勃发展和广泛应用.太赫兹技术因其独特的优势,为生物医学研究带来一种全新的、无标记的、非侵入的检测方法.与此同时,太赫兹辐射的安全性问题变得越发紧迫.该文重点总结了太赫兹辐射在生物体、生物组织、细胞和生物分子层次的生物学效应,对比总结了太赫兹不同频率、强度、时间条件下的生物学效应,并讨论了为加快太赫兹技术的临床应用所面临的挑战及未来努力的策略.

目的 观察太赫兹波在人成骨肉瘤细胞株MG-63荷瘤小鼠活体瘤体组织显像中的应用效果,并探讨太赫兹波技术在肿瘤组织切除术中的指导作用.方法 利用华中科技大学武汉光电国家实验室连续太赫兹波成像系统,进行人成骨肉瘤细胞株MG-63荷瘤小鼠活体的瘤体显像.实验组小鼠(8只)在太赫兹成像系统指导下进行瘤体切除术,对照组(8只)常规肉眼下行瘤体切除术,术后将切除的肿瘤组织和切除肿瘤后的边界组织送病理切片;继续观察两组小鼠术后的生长情况以及肿瘤原位复发情况.结果 人成骨肉瘤MG-63荷瘤小鼠在太赫兹波成像检测下,瘤体组织处出现强烈吸收信号,吸收强度明显高于健康组织;实验组术后原瘤体部位的强吸收信号消失,对照组术后原瘤体部位的吸收信号明显减弱,但周边仍存留散在较强的吸收区域.实验组切除组织边缘取材的肿瘤阳性率为8.3%,远低于对照组的37.5%,差异有统计学意义(P<0.05).后续观察中,实验组和对照组分别死亡1只、2只小鼠,两组死亡率的差异无统计学意义,但两组的肿瘤复发率的差异存在统计学意义(P=0.038).结论太赫兹波成像技术能对MG-63荷瘤小鼠中骨肉瘤肿瘤组织进行活体即时显像,能指导有效手术切除恶性肿瘤组织,具有很好的临床应用前景.

太赫兹波频率位于宏观电子学和微观光子学之间,因此,这种辐射既表现出类似光子特性,又表现出类似电子特性,具有很大的应用价值和潜力.随着全世界范围内的大力发展,太赫兹源与检测技术得到了突破性的进展,国际科技界认为,太赫兹波可能引发科学技术的革命性发展.特别是在生物医学领域.近年来,太赫兹波辐射对生物的影响研究已成为生命科学领域的重大新课题.目前,这一领域的研究国内外均属起步阶段.因此,本文就太赫兹波特性、生物医学应用、生物效应及其作用机制等进行综述,并对未来发展方向进行展望,旨在为太赫兹波生物医学研究提供参考.

太赫兹科技被评为“改变未来世界的十大技术”之一,生物医学领域是其重要的研究方向之一.太赫兹技术在医药学检测和成像方面的运用较为广泛,利用其辐射效应进行治疗也取得了诸多进展,已显示出广阔的运用前景.中药及其成分鉴定是太赫兹技术目前在中医药领域的主要应用方向,揭示中医传统理论、创新发展中医传统疗法也为太赫兹技术在中医领域的应用提供了探索方向,太赫兹技术有望成为中医药现代化发展新的技术手段.

目的 考察太赫兹波与复方石杉碱甲固体脂质纳米粒共同干预对阿尔兹海默病模型大鼠的影响.方法 采用双侧颈总动脉结扎结合D2半乳糖腹腔注射的方法制备大鼠痴呆模型,随机分为空白组、假手术组、模型组、复方石杉碱甲固体脂质纳米粒组(0.2 mg石杉碱甲+25 mg银杏内酯B)、微能太赫兹波照射组、高能太赫兹波照射组、药物与微能太赫兹波照射组和药物与高能太赫兹波照射组,每组10只大鼠,连续给药21 d后,于末次给药24 h进行大鼠行为学、脑血流量及生化指标的测定.结果 复方石杉碱甲固体脂质纳米粒、太赫兹波高能组、给药组结合太赫兹波微能组与给药组结合太赫兹波高能组对大鼠的脑血流量、认知功能均有一定的改善作用,但与复方石杉碱甲固体脂质纳米粒组比较,给药组结合高能太赫兹波组有明显的改善(P ＜0.05或P＜0.01),并且给药结合高能太赫兹波组可以显著提高脑内胆碱乙酰转移酶(ChAT)、乙酰胆碱酯酶(AChE)活力,明显升高去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)的含有量.结论 复方石杉碱甲固体脂质纳米粒与太赫兹波共同干预对痴呆模型大鼠有较好的治疗作用.

太赫兹(terahertz,THz,1THz=1012Hz)光谱技术作为一种新兴的、无标记、非侵入性的检测方法,已广泛应用于多个领域的研究中.在生物医学领域,THz光谱的独特优势显示了其在实时检测活细胞及组织中有着诱人的发展前景.在细胞检测中,其应用在以下几个方面有了较大发展:细菌细胞的鉴别、肿瘤细胞的鉴定和血细胞的检测.在组织检测中,THz光谱技术显示了其在活组织实时监测和疾病快速诊断中的潜力.并且,将THz光谱及THz成像结合于同一系统能够为组织检测增加敏感性并提供更加综合性的信息.然而,一些技术瓶颈的存在是实现THz波谱技术应用于临床亟需解决的问题.本文着重介绍了太赫兹波谱技术在细胞及组织检测中的应用现状,进一步讨论了面临的挑战及机遇,以期加速其在临床的实际应用.

目的:随着对微观世界探索的不断深入,人们对显微成像系统的性能,如成像效率、成像质量以及三维成像等均提出了越来越高的要求.方法:近年来,在显微成像领域涌现出一批代表性的技术如定量相位成像技术、太赫兹成像技术以及结构光超分辨成像技术等,此类技术凭借无损伤、无侵入、无电离辐射、可实时、可定量等优势,在医学诊断、无损检测和安全检查等方面有着广泛应用.结论:本文根据光源的不同对显微成像技术进行了分类,首先对高相干激光、低相干光、太赫兹波以及结构光作为光源的四类无标记成像技术进行了简要介绍,并阐明了成像的基本原理,然后对这几类技术进行了特征分析.最后探讨了显微成像技术的发展趋势.