双光子荧光探针被广泛研究应用于生物医学成像和治疗, 深入了解这类探针在生物组织中激发分布特征及其相对于单光子探针的成像优势和劣势对探针的合理选择和应用具有指导意义。然而, 由于实际测量难以避开众多干扰因素的影响, 因此不能准确反映其固有特征。本文选取典型生物和荧光激发参数, 利用生物仿真定量分析, 并通过双光子和单光子的激发成像对比, 获取了双光子荧光的基本激发特征。结果发现, 在相同平圆光束激发下, 双光子激发由于激发效率低且需要双光子吸收, 再加上较高的激发阈值, 虽然激发光在组织穿透深度方面存在优势, 但在组织内衰减速率快、有效穿透深度比高量子效率的单光子荧光激发浅。同时, 深度方向的快速衰减会导致横向激发光能的非均匀性分布, 这种非均匀性对双光子荧光影响更大。仿真分析进一步表明: 在生物组织耐受的前提下提高双光子激发的功率更有利于荧光成像; 增加光照半径可以减弱横向激发的不均匀性, 从而改善双光子荧光成像的效果。本研究结果为双光子荧光激发、成像的应用提供了基础数据参考, 本仿真方法也为快速研究光与生物组织的相互作用提供了借鉴。

Upconversion nanoparticles (UCNPs) as a promising material are widely studied due to their unique optical properties. The material can be excited by long wavelength light and emit visible wavelength light through multiphoton absorption. This property makes the particles highly attractive candidates for bioimaging and therapy application. This review aims at summarizing the synthesis and modification of UCNPs, especially the applications of UCNPs as a theranostic agent for tumor imaging and therapy. The biocompatibility and toxicity of UCNPs are also further discussed. Finally, we discuss the challenges and opportunities in the development of UCNP-based nanoplatforms for tumor imaging and therapy.

本文对基于FCLA-PPIX触发式化学发光的人血清白蛋白检测体系进行了研究.该触发式化学发光体系利用光敏剂和活性氧探针FCLA组成了一个基本的光触发式化学发光检测体系,将待检测样品和体系充分混合后,通过脉冲光触发和延迟发光检测技术测定人血清白蛋白含量.脉冲触发式静态检测体系克服了其他化学发光体系操作复杂、试剂和样品消耗量大以及信号不稳定的缺点,灵敏度高,检测稳定.本文考察了该体系激发光强度、试剂浓度及温度等对人血清白蛋白检测结果的影响.在优化的实验条件下,测定人血清白蛋白的线性范围为2.5×10-9～6.4×10-7mol/L;方法的检出限为1.6×10-10 mol/L;本法对5×10-8 mol/L 的标准样品平行重复测定11次相对标准偏差为4%.

血清白蛋白(HSA)是人体中重要的药物结合蛋白。药物在体内和血清白蛋白可逆性地结合可以增强药物的生物兼容性、延长药物半衰期并达到缓释的效果。但是研究发现药物和白蛋白的结合有时也会形成负面的影响。本文以能和活性氧反应的化学发光试剂FCLA为分子探针, 研究分析了HSA 和药物的相互作用及产生的影响。实验发现, HSA能通过与FCLA分子的结合, 对FCLA的氧化产生类似于酶催化效果, 通过降低氧化反应所需的活化能加速了探针的氧化过程。研究结果表明, HSA和某些药物的结合能够引起药物抗氧化能力或抗药物交叉反应能力的改变, 因此在利用HSA携带药物时, 需要考虑结合所导致的药物稳定性的降低。该研究有助于揭示体内的药物动力学问题, 指导合理用药, 同时对于进行药物分子设计、开发新药也具有重要的指导意义。

以激光进行的高温疗法称激光加热疗法, 已成为肿瘤热疗的一种新的有效手段。主要使用近红外激光, 采用直接照射或插入光纤的方法进行治疗。但应用时由于近红外波段激光对组织的穿透有限, 热效应被局限在一个小的体积内, 不同肿瘤组织光穿透情况又有很大差异, 治疗的范围难以把握。另外, 热疗时, 难以区分肿瘤体和正常组织的边界, 照射不当容易造成周围正常组织的伤害, 因此实时地监测导向近红外光成为激光热疗的关键。研究表明运用上转换纳米探针[Yb/Er (NaYF4Yb,Er)]靶向定位到肿瘤, 在980 nm近红外光的激发下可实现激光加热的同时进行上转换荧光的监测, 从而确定照射的范围、分布、剂量以及肿瘤边界, 最终达到导向热疗实现精确治疗肿瘤的目的。

活性氧对生物活性分子如蛋白质、脂类等具有强烈的氧化作用, 从而对生物细胞产生杀伤作用。光敏反应过程会产生大量的活性氧, 利用光子监测判断光敏反应的氧化伤害程度和光敏作用剂量具有重要意义。实验表明, 体外人血清白蛋白在光敏氧化反应后具有长寿命的化学发光过程, 这种氧化损伤的滞后特性可实现暗背景下的低噪声光子监测; 光敏作用后光子检测证明, 不同的光敏剂都存在生物分子的氧化化学发光(CL)。同时, 肿瘤细胞的光敏作用实验中也观测到较强的化学发光信号, 且信号的积累与光敏作用剂量有相关性。因此检测化学发光的实时信号和积累可以评估光敏作用对生物活性分子和细胞造成的损坏程度, 将有望应用到光动力肿瘤治疗等光敏效应的剂量监测上。