激光诱导荧光（LIF）技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质，与石油混合后油滴会进入其孔隙内部，其独特的结构可以使光线发生多次反射和吸收，这种现象导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性。笔者根据土壤含油量的多少以及分布特点，将土壤石油污染物分为油泥与含油土壤，基于蒙特卡罗方法和多孔介质的隐函数表示法，分别建立油泥和含油土壤的荧光仿真模型，采用荧光转换效率（接收荧光功率与发射激光功率的比值）表征荧光强度，从不同出射方向分析发射出土壤的荧光分布情况。通过模拟不同油品污染的油泥和含油土壤在不同入射天顶角、孔隙率、孔隙密度下的荧光转换效率，分析不同油品、LIF系统参数和土壤因素对荧光分布的影响。仿真结果表明：对于同种石油污染的油泥和含油土壤，油泥因较高的含油量导致荧光信号强于含油土壤；当激光垂直入射时，LIF系统收集的荧光信号强度最高，入射角度增大会导致荧光信号强度逐渐减弱；土壤石油污染物的荧光强度会随着孔隙率的增大而增大，随着孔隙密度的增大而减小；在激光照射下，轻质原油污染的土壤由于吸收系数较低，产生的荧光信号要弱于重质石油污染的土壤。本研究为LIF探测陆地溢油污染提供了理论和技术支持。

为了获得组合脉冲激光诱导等离子体光谱性能增强的物理机制, 基于FLASH程序模拟计算了预脉冲参数对组合脉冲激光诱导的铝等离子体参数时空分布的影响, 获得了在不同预脉冲波长和不同预主脉冲延时下产生的铝等离子体电子温度、电子密度和烧蚀质量的空间演化规律。结果表明, 在预主脉冲总能量相同的情况下, 随着预脉冲波长从0.266μm变化到1.064μm, 高温环境氦气等离子体羽辉的空间范围从0.7cm增大到3.0cm, 但组合脉冲对靶材的烧蚀效率严重下降, 而铝等离子体的最大电子温度保持稳定;此外, 组合脉冲的时间延迟低于100ns。该研究可为组合脉冲激光诱导击穿等离子体光谱增强技术提供理论参考。

Soluble microneedles (MNs) have recently become an efficient and minimally invasive tool in transdermal drug delivery because of their excellent biocompatibility and rapid dissolution. However, direct monitoring of structural and functional changes of MNs in vivo to estimate the efficiency of insulin delivery is difficult. We monitored the dissolution of MNs to obtain structural imaging of MNs' changes by using optical coherence tomography (OCT). We also observed the effect of MNs on microvascular conditions with laser speckle contrast imaging (LSCI) and measured the blood perfusion of skin to obtain functional imaging of MNs. We determined the performance of two soluble MN arrays made from polyvinyl alcohol (PVA) and polyvinyl alcohol/ polyvinylpyrolidone (PVA/PVP) by calculating the cross-sectional areas of the microchannels in mouse skin as a function of time. Moreover, the change in blood glucose before and after using MNs loaded with insulin was evaluated as an auxiliary means to demonstrate the ability of the soluble MNs to deliver insulin. Results showed that the structural imaging of these MNs could be observed in vivo via OCT in real time and the functional imaging of MNs could be showed using LSCI. OCT and LSCI are potential tools in monitoring MNs structural and functional changes.

近几年来, 由于可溶性微针更优秀的生物相容性和快速的溶解性, 这种给药方式成为了一种更高效, 对生物体伤害较小的给药技术。然而, 直接的在体监测微针的释药过程仍然比较困难。所以, 在这里提出用光学相干层析成像(OCT)的方法来实时监测可溶性微针的在体溶解过程并由此评估药物的释放; 以聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合物(PVA/PVP)为基质, 制作了两种不同的可溶性微针, 并通过计算微针作用于鼠耳后微通道横截面面积随时间的变化来比较两种微针的溶解性能。结果表明, 可以通过OCT技术实时地监测微针的在体溶解过程并进行数量上的评估。并且, OCT图像也可以评估和比较不同材料的可溶性微针的性能。因此, OCT在实时监测可溶性微针在体给药过程方面有很大的潜力。