结肠癌已成为我国主要癌症发病种类之一，传统的治疗方法难以抑制其转移和复发。免疫疗法虽然可以通过机体免疫系统清除肿瘤组织，但肿瘤组织中的免疫抑制微环境，往往会导致效果不及预期。光学疗法，包括光热疗法（PTT）和光动力疗法（PDT），不仅可以直接诱导肿瘤细胞凋亡和坏死，还能改善肿瘤组织中的免疫抑制环境，从而促进免疫细胞在肿瘤组织中的浸润和活性，提高免疫治疗效果。笔者创新性地利用吲哚氰绿（ICG）介导的光学疗法和天然免疫活性分子羽扇豆醇（Lupeol）对自然杀伤（NK）细胞免疫活性的提升作用实现光-免疫协同激活作用和抗肿瘤效果，通过纳米脂质体将ICG和羽扇豆醇整合得到Lip-Lupeol & ICG，并将其用于结肠癌细胞灭活研究。结果显示：Lip-Lupeol & ICG在通过两次间隔激光照射后可实现PTT和PDT的两次治疗作用，可将结肠癌细胞活性抑制至43.4%；与此同时，包裹的羽扇豆醇释放后可与光学疗法协同激活NK细胞活性，将结肠癌细胞活性进一步抑制至16.7%，为临床结肠癌治疗提供了一种新思路。

随着社会的发展，人类对疾病标志物、食品有害因子、环境污染物等的高灵敏和高特异性检测需求不断增长。基于表面等离子体共振（SPR）的传感器作为一种无标记、灵敏度高、可用于实时检测的生物传感器，在检测各类生物化学分子方面展现出了巨大的应用潜力。本文总结了近年来常用或正在快速发展的5种SPR传感器调制方式，在每种调制方式研究现状的基础上，根据近年来增强SPR传感器的研究，从纳米材料敏化和传感器结构优化两个方面总结讨论了增强传感信号的方法，以克服传统SPR传感器灵敏度较低且难以检测低浓度、低相对分子质量物质的缺点。

光动力疗法（PDT）是治疗各种皮肤疾病的有效手段，然而PDT过程中伴随的疼痛限制了其广泛应用。论述了PDT过程中的人体微环境变化情况，介绍了疼痛产生的机理，重点介绍了瞬时受体电位（TRP）通道对疼痛产生的影响。总结了临床缓解光动力疗法中疼痛的干预手段，比较了各措施的效果。

对水中不同间隔下的双空泡振荡行为的研究可为光致空化在生物医学领域的应用如微流体中的快速融合、细胞膜微手术等提供指导。通过将单脉冲激光分束，将激光从不同方向聚焦到水中，诱导大小、位置可控的两点击穿，形成具有相似尺寸的两个空化气泡，并引入高速摄像机，以及散射光检测和声学检测方法对双空泡振荡行为进行多方位测量。研究表明，对于能发生融合的双空泡，相对间隔的改变并不影响融合空泡的第一振荡周期，但能显著影响融合空泡振荡的非对称性、坍塌冲击波的形成及重建空泡的振荡。

提出了一种新的表征方法——膜电位测量。膜电位恢复时间与膜穿孔尺寸相对应,因此建立起细胞膜穿孔尺寸的大小与激光能量阈值之间的关系,可为准确地向细胞内递送不同分子量的外源物质提供理论支持。将金纳米颗粒与胃癌细胞共同培养,在保证细胞不受金纳米颗粒毒性影响的前提下,选择不同能量纳秒脉冲激光照射共孵育后的胃癌细胞,并采用碘化丙啶(PI)和钙黄绿素乙酰甲酯(Calcein-AM)对穿孔后的细胞进行染色验证。结果发现:当加入直径为100 nm的金纳米颗粒,其数量与细胞数比为400∶ 1,激光能量密度在20 mJ/cm 2时,可以在保证细胞活性的前提下成功实现532 nm脉冲激光的细胞膜穿孔;在穿孔条件下,采用光标测技术测量细胞膜电位,发现细胞膜电位先增加后复原,最大增量为50 mV,恢复时间为250 s。膜电位结果再次验证,光穿孔造成的细胞膜损伤是可以恢复的,而且可以用膜电位变化来表征。

纳米金颗粒是近年研究最为广泛的纳米材料之一，它具有良好的生物相容性、化学稳定性以及独特的光学性质，在生物分子检测、诊断和治疗方面具有很大的发展潜力。尤其是纳米金显示出特殊的表面等离子体共振现象，导致了粒子表面产生强电磁场，并最终增强了诸如吸收和散射的辐射特性，其散射光强与粒子的尺寸和团聚状态有密切关系。而由于共振现象而产生的纳米金对光的强烈吸收并高效转换为热效应也被用于检测和治疗。此外，与纳米金尺寸相关的局域表面等离子体共振光学特性，能够在粒子附近产生很强的电磁场增强，从而构成表面增强拉曼散射的基础。纳米金在强光照射下也表现出良好的抗光漂白的荧光现象，其特有的荧光寿命也成为检测的一种有效手段。与其他荧光物质作用时，又表现出表面增强荧光特性以及荧光共振能量转移。综述中，在介绍纳米金这些特殊光学性质的基础上，回顾了其在生物分子检测方面的应用进展。

现代生命科学的发展在很大程度上依赖于对活细胞的加工和操纵，比如切除细胞内的某些特定蛋白或细胞器等。激光细胞微手术是一个强有力的工具，近年来在细胞微手术精度控制方面取得很大的进展。综述了激光细胞微手术的最新发展及其在生物学和生物医学工程中的应用，对目前激光细胞微手术中存在的主要问题进行了讨论，对比了普通激光聚焦法、飞秒激光聚焦法以及纳米金辅助的激光照射法的优点和不足。相对来说，纳米金辅助的激光照射法具有同时对多个细胞进行操作，并且不需要复杂的辅助仪器等主要特点。

The irradiation of cells combined with the immunoconjugate of gold nanoparticles by the short pulse laser can make the plasma membrane be transiently permeabilized, which can be used to transfer exogenous molecules into the cells. We explore this technique as a novel gene transfection method for floating cells. Three different floating cells exposed to the laser are selectively transfected with fluorescein isothiocyanatedextran, antibody, and green fluorescent protein (GFP) coding plasmids, and the viability of cells are determined by propidium iodide. For fluorescein isothiocyanate-dextran, the best transfection efficiency of 65% is obtained; for the antibody, it is 74%; whereas for the green fluorescent protein coding plasmids, a very small transfection efficiency is gained. If the transfection efficiency is improved, gold nanoparticles will be very useful as mediator for gene transfection in living cells.

激光参数,比如脉宽、照射能量、脉冲数目以及照射方式等在各个方面尤其是在生物医学应用中对生物组织的不同效应都起着重要作用。采用纳米金颗粒靶向细胞, 激光照射后细胞膜的通透性会发生改变。采用不同的激光光源和不同的照射方式(直接照射和扫描照射)、调整不同的激光参数照射细胞微粒结合体, 通过流式细胞仪测量细胞对异硫氰酸荧光素葡聚糖 (fluorescein isothiocyanate-Dextran, FITC-D) 和碘化丙啶 (propidium iodide PI) 的吸收量来判断细胞膜的暂时通透性和细胞的死亡率, 用以研究激光参数变化对细胞膜通透性的影响。采用传热模型对其机理进行了分析, 结果表明通过调整激光参数, 采用这种方法有可能进行基因转染。

Gold nanoparticles (NPs) have highly efficient multi-photon-induced luminescence. In this paper, we record the two-photon images of gold NPs, lymphoma cell line Karpas 299, and Karpas 299 incubated with 30-nm-diameter gold NPs and ACT-1 antibody conjugates (Au30-ACT-1 conjugates) by using a multi-photon microscopy system. Due to the specific conjugation of ACT-1 antibody and cell membrane receptor CD25, gold NPs are only bound to the surface of cell membrane of Karpas 299. The luminescence intensity of gold NPs is higher than that of cells at 750-nm laser excitation. By comparing the images of Karpas 299 cells incubated with and without gold NPs, it is found that by means of gold NPs, we can get clear cell images with lower excitation power. Their excellent optical and chemical properties make gold NPs an attractive contrast agent for cellular imaging.