基于受体敏化的3-cube(通道)荧光共振能量转移(FRET)成像方法(通常称为E-FRET方法)是活细胞定量FRET检测中主流的成像分析技术。基于激发发射光谱线性分离的定量FRET检测方法(mExEm-spFRET)因天然地克服光谱串扰的能力,在活细胞定量FRET检测中具备非常好的鲁棒性。利用表达不同模型质粒的乳腺癌MCF-7活细胞,在不同信噪比(R_SN)的条件下分别进行了定量E-FRET和mExEm-spFRET测量,以FRET效率(E)和质粒供受体浓度比(R_C)参量作为指标,评估二种方法的鲁棒性。对于R_SN>3的细胞,两种方法得到一致的E值,但是E-FRET方法得到的个别质粒R_C值偏小;对于R_SN<3的细胞,两种方法都能得到一致的R_C值,但是E-FRET方法得到的个别质粒E值误差率大于0.1,与文献值偏差稍大。E-FRET与mExEm-spFRET具有几乎一致的活细胞定量FRET检测能力,但是mExEm-spFRET的鲁棒性优于E-FRET方法。

由于具有低光毒性、高速宽视场以及多通道三维超分辨成像能力,超分辨结构照明显微术(SR-SIM)特别适合用于活细胞中动态精细结构的实时检测研究。超分辨结构照明显微图像重建算法(SIM-RA)对SR-SIM的成像质量具有决定性影响。本文首先简要介绍了超分辨显微术的发展现状,阐述了研究SR-SIM图像重建算法的必要性;然后介绍了SR-SIM的成像原理,并重点介绍了SR-SIM图像重建算法,包括SR-SIM中频繁使用的去卷积重建算法、SR-SIM校准与重建过程中参数值获取的算法,以及目前发展的超分辨结构照明显微图像重建算法,并介绍了SR-SIM工具箱;最后总结了当前发展超分辨结构照明显微图像重建算法需解决的5个问题。

光学相干层析血管造影(OCTA)以光学相干层析(OCT)为基础, 是一种新型、无损、快速、安全的三维血管成像技术。OCTA成像的方法有多种, 根据其算法使用的OCT信号信息可将其分为基于相位、振幅和复合信号３种类型。本文在描述各类型的成像原理、算法及其优缺点后, 对３种类型的OCTA方法进行了比较, 其中使用复合信号的类型成像质量最好。同时, 结合OCTA的研究进展对其未来的发展进行了展望。

通过对LED在生物医学领域的应用分析发现, LED光存在与激光相类似的生物刺激效应。目前弱激光血疗已由血管内照射发展到体表照射、黏膜照射。这为LED光照射体表、黏膜实现血疗提供了良好的预期。为了证明LED光可以代替激光作为净血治疗仪的光源, 本实验设计了激光与LED光对自由基损伤模型红细胞变形性作用的对比实验, 结果表明, 两种光照方法均对红细胞变形性有改善作用。LED相比激光安全性更好、成本更加低廉, 特别适合往家用小型化方向发展。

二次谐波的产生是一个二阶非线性光学过程， 这个过程只发生在中心对称系数不为零的非中心对称区域。 利用二次谐波显微技术可以对各种具有内源性信号的生物组织进行无损伤实时成像， 如结缔组织的胶原纤维或肌细胞的肌动球蛋白。 在生物化学和结构生物学中， 虽然DNA是由脱氧核糖核苷酸构成而蛋白质是由氨基酸残基组成， 但是DNA和蛋白质大分子高级结构的形成机制是相似的。 利用光谱学成像技术对不同DNA样品进行检测， 获取DNA样品的SHG信号并进行高解析度成像。 这些DNA样品包括基因组DNA溶液、 细胞核提取物以及培养细胞的细胞核。 实验结果表明在常规条件下可以获得基因组DNA溶液和细胞核提取物的SHG信号， 但几乎观测不到来自培养细胞核区的SHG信号。 通过在培养基中添加少量无水乙醇（体积比小于5%）， 可以在培养细胞的细胞核区域检测到SHG信号。 推测在培养细胞中乙醇和DNA相互作用引起DNA分子构象发生变化， 这些变化可能导致了DNA分子非线性光学性质的改变。

应用拉曼光谱技术研究了长波紫外(Ultraviolet-A, UV-A)辐射对Ⅰ型胶原的损伤, 检测了Ⅰ型胶原及其经过90 min的UV-A辐射后的拉曼光谱, 得到了一个较完整的Ⅰ型胶原紫外损伤机制。 实验结果表明: 90 min的UV-A辐射导致Ⅰ型胶原分子内氢键断裂、 氢键体系发生变化, 肽链的螺旋度减少, 逐渐解螺旋, 无规卷曲等无序构象增加。 此外, UV-A辐射使Ⅰ型胶原分子内脯氨酸的羟基化程度降低。 这些变化必然会引起Ⅰ型胶原三螺旋结构的损伤, 并导致皮肤光老化过程中组织内胶原纤维的破坏。

二次谐波非线性显微成像技术是近年发展起来的一种新型光学成像方法,已广泛应用于生物医学的各个领域.介绍了光学二次谐波产生的原理、成像装置及其技术发展,描述了二次谐波的成像特点和它与双光子荧光成像的异同,并对其在生物医学上的应用及发展前景做出展望.