外泌体是一种含有蛋白质、核酸和脂质等物质的小囊泡, 与细胞间通信和肿瘤微环境的调节有关, 因而成为一种新兴的无创早期癌症诊断标志物。目前用于外泌体分析的技术较复杂, 并且耗时久、成本高。近年来, 表面增强拉曼光谱(SERS)技术由于其灵敏度高、样品制备简单、快速无损等优点, 在生物医学领域表现出了巨大的应用潜力。本文首先简要介绍了外泌体以及目前主要检测方法的优缺点, 其次, 阐述了SERS的基本原理及其在外泌体检测中的优势, 重点介绍了非标记和标记SERS在外泌体检测中的应用进展。系列研究表明, 基于SERS的外泌体检测技术有望成为一种无损、便捷、准确的临床诊断新方法。

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种超灵敏的生化分析技术, 已经被广泛运用于细胞、核酸、蛋白质等生物分子的检测, 在生物医学领域表现出了巨大的应用潜力。近年来, 将表面增强拉曼光谱技术应用于遗传物质DNA的精准检测, 引起了人们广泛的关注。本文简要叙述了表面增强拉曼光谱技术的基本原理及其在DNA检测中的优势, 主要介绍了非标记的DNA-SERS检测应用进展, 其中包括本项目组的相关工作。研究表明, 非标记DNA-SERS技术有望成为一种快速、准确的临床诊断方式。

针对三维纤维微观结构方向检测的不足,提出一种基于facet模型的三维纤维方向检测方法。该方法将三维纤维方向检测转换为二维平面检测,能够降低计算的复杂度,通过facet模型实现了不同直径纤维方向的精确检测,模型窗口尺寸略大于纤维直径时能达到最优结果。实验结果表明,所提方法可快速准确地获取不同直径的三维纤维方向数据,优于现有的典型算法。

优生优育是我们重要的国策。自二胎政策颁布以来，高龄产妇数量呈现明显上升的趋势，先天性畸形儿的发生几率变大。传统的产前检测方法存在较高流产风险、灵敏度低、耗时等问题,探寻一种无损快捷、经济灵敏的产前检测方法至关重要。本文首先介绍了常见的胎儿出生缺陷及当前临床常见的产前检测方法的优缺点，重点综述了光谱技术的特点及其在产前检测中的应用。其中包括光谱核型、实时荧光定量PCR、SNP等位基因位点分析等利用荧光光谱分析方法和拉曼光谱在产前检测中的应用情况。特别阐述了表面增强拉曼光谱SERS在生物检测中的优势，最后总结并展望了SERS光谱在产前检测的应用。

近年来通过计算机技术对瘢痕实现无损诊断的研究进展迅速, 其对瘢痕图像纹理特征的量化分析得到了很好的诊断效果。在这个过程中出现了很多纹理描述方法, 这些方法的提出也促进了纹理研究的发展。本文在对灰度共生矩阵(GLCM)、局部三值模式(LTP)等统计纹理分析方法进行介绍的情况下, 在瘢痕图像上利用梯度迭代回归树算法给出了不同方法的实验结果, 得到了不同方法的回归模型。这些模型的性能体现在对不同年龄瘢痕的预测能力, 其中局部差异局部二值模式(LD-LBP)和局部方向三值模式(LOTP)得到的模型预测能力最好, 说明它们是目前对瘢痕图像纹理描述比较准确的方法之一, 同时表明统计纹理分析方法适合用于瘢痕图像的纹理研究。

基于光学成像与光谱技术的无损检测是生物医学光学交叉领域研究的重要发展方向。 其中拉曼光谱技术可获得检测对象的生化成分的“指纹信息”, 被广泛应用于面向生物分子, 细胞以及生物组织的检测诊断研究。 甲状腺疾病尤其肿瘤的临床检测往往涉及多方法和技术手段的结合, 且存在一定的诊断难度, 因此发展新的检测技术方法具有重要的意义。 首先综述了拉曼光谱技术在甲状腺细胞系的单细胞拉曼光谱检测与分析, 然后介绍甲状腺病理组织和甲状腺正常组织的拉曼光谱鉴别诊断（特别介绍了本研究小组开展以银纳米粒子为增强基底的甲状腺离体组织SERS光谱研究情况）, 以及拉曼光谱技术在甲状腺激素等方面的研究概况。 最后简要探讨了拉曼光谱技术在该领域的研究应用前景和发展方向。

中药可治疗不同病症,充分体现中医辩证论治.为实现安全、可靠且有效的中药质量标准及评价体系,中药分析尤为重要.作为一准确、灵敏和高效的分析工具,光谱分析技术可在中药检测分析中发挥重要作用.本文介绍中药的光谱分析概况,主要阐述红外光谱、拉曼光谱法对中药的分析研究;并进一步提出了开展方剂光谱学研究,立足中医药理,以光谱分析技术为工具,分析方剂成分,揭示单味中药汤剂与其方剂配伍之间的关系,以及方剂配伍规律与药效间的相关性.论文介绍了作者所在的项目组近期在中药光谱分析的相关工作,并对中药光谱分析的发展作了展望.

表面增强拉曼散射(SERS)是一种可从单分子水平对样本进行检测和成像的振动光谱新技术，具有高灵敏度、高特异性、测量快速及对待测样本基本无损等优点，十分适合于癌症的早期筛查研究。近年来，SERS技术应用于癌症检测已成为一个新的研究热点，表现出良好的发展前景。简要介绍了肿瘤组织、肿瘤细胞及癌症患者血液的SERS研究最新成果，对存在的研究难点、局限性及潜在应用价值进行了全面综述，对SERS技术在癌症检测中的发展前景进行了展望。

SERS光谱技术具有高检测灵敏度和高特异性的优点, 广泛应用于生物组织, 细胞及生物分子的研究, 表现出极大的应用潜力。本文首先介绍了拉曼及SERS光谱技术的原理, 综述了SERS光谱技术在人体体液分析检测的研究概况, 特别介绍了本课题组针对血液、精液、尿液开展的研究工作, 最后简要讨论SERS光谱技术的发展前景。

拉曼光谱技术在生命科学领域已取得较为广泛的研究与应用, 如何从低信噪比、质量差的拉曼光谱信号提取并充分利用谱图中所含信息, 对光谱后续分析、样品的归类等至关重要。本文首先明确了生物组织拉曼光谱统计分析中几个重要的概念, 进而对拉曼光谱数据的预处理, 光谱分析研究中较为常用的几种多元统计方法进行了归纳、对比与分析。