1 复旦大学 工程与应用技术研究院，上海200433
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 中科院生物医学检验技术重点实验室， 江苏苏州15163
为实现生物墨水的高效率递送，构建了一种基于空气辅助雾化技术的细胞递送装置，并利用多种方法系统地测量了雾化特性，以及雾化参数对细胞活性的影响。根据粒径的Rosin-Rammler分布规律对雾化均匀度指数进行了定量评估；利用多帧图像叠加以及局部阈值二值化方法对雾化视频进行边界提取，分析雾化角；结合BM3D去噪算法与二值化算法精确定位雾滴位置，实现雾滴运动速度的精确测量。实验结果表明：雾化高度和射流流量均与雾滴粒径正相关；当辅助气体压力高于60 kPa时，会显著影响雾滴均匀度；通过射流流量和雾化高度的参数控制，雾化面积可实现50~1 800 mm2的大宽幅调节；雾滴的运动速度受雾化高度影响较大，且在50 mm雾化高度下运动速度最大，均值可高达14 m/s；雾化高度和辅助空气流量均会显著影响HaCaT细胞活性，在50 mm雾化高度下细胞活化率低至64.01±0.86%（阴性对照组为92.98±3.21%），而在100 mm雾化高度下可高达90.24±0.73%；HaCaT细胞活性在喷涂后72小时内与未喷涂的保持一致。该雾化装置可用于生物墨水的高效率递送，为实现不同面积喷涂或细胞高活化率递送的雾化参数优化设计提供了指导。
空气辅助雾化 雾化 细胞递送 雾化特性 雾滴速度 细胞存活率 air-assisted atomization atomization cell delivery spray characteristic droplet velocity cell viability 光学 精密工程
2022, 30(14): 1725
四川大学 国家生物医学材料工程技术研究中心, 成都 610064
本研究旨在研究羟基磷灰石(HA)前驱粉体与所制备陶瓷之间的关系, 制备具有优良力学性能及成骨活性的HA纳米陶瓷。采用三种HA前驱粉体, 即40 ℃合成的HA-40粉体、以PEG为模板40 ℃合成的HA-40PEG粉体和80 ℃合成的HA-80粉体, 系统研究了前驱粉体对陶瓷性能的影响。结果显示, HA-40、HA-40PEG和HA-80粉体制备的陶瓷晶粒尺寸分别为(217.87±57.53)、(123.22±20.16)和(316.65±68.91) nm, 表明HA-40PEG有利于HA纳米陶瓷的制备。烧结得到的HA-40PEG纳米晶陶瓷表现出良好的力学性能, 与另外两种亚微米晶陶瓷(HA-40和HA-80)相比, 其抗压强度更高(~300 MPa)。细胞研究结果显示, HA-40PEG比HA-40和HA-80更能促进MC3T3-E1前成骨细胞的铺展和增殖。由此可知, 前驱粉体合成是影响HA陶瓷性能的关键因素, 纳米晶构建有利于同时提高其力学性能和生物学性能。
羟基磷灰石 纳米陶瓷 前驱粉体 致密度 细胞活力 hydroxyapatite nanoceramics initial powder density cellular viability
1 广州市增城区人民医院妇产科, 广州 511300
2 华南师范大学生物光子学研究院激光生命科学教育部重点实验室,广州 510631
3 华南师范大学生物光子学研究院, 广东省激光生命科学重点实验室, 广州 510631
据报道, 乳腺癌扩增因子(AIB1)能促进乳腺癌的发生发展和转移。然而, AIB1和卵巢癌的发生发展关系尚不清楚。本研究提取了TCGA数据库中卵巢癌患者癌组织的mRNA表达数据, 利用在线软件Kaplan-Meier plotter分别分析了aib1基因表达与卵巢癌患者以及经过顺铂治疗过的患者的总生存期(OS)、进展后生存期(PPS)和无进展生存期(PFS)之间的相关性。结果表明, 无论在总的卵巢癌患者群体中还是在顺铂治疗后的群体中, aib1基因高表达患者的OS、PPS以及PFS都显著降低。在人卵巢癌细胞系(SKVO3)中, 通过转染AIB1过表达质粒和小干扰RNA(siRNA), 分别上调和下调AIB1表达来检测SKVO3对顺铂的敏感性。结果表明, 上调AIB1表达抑制了SKVO3细胞对顺铂的敏感性, 而下调AIB1表达促进了SKVO3细胞对顺铂的敏感性。进一步研究发现, AIB1高表达上调了卵巢癌细胞中 B淋巴细胞瘤-2(BCL2)、B细胞淋巴瘤/白血病x基因长片段(BCL2L1)的表达, 而干扰AIB1表达下调了细胞中BCL2、BCL2L1的表达。通过提取TCGA数据库中的卵巢癌患者癌组织mRNA表达数据, 利用在线软件GEPIA分析了aib1基因mRNA表达与bcl2、bcl2l1基因mRNA表达的相关性。结果发现, aib1基因表达与bcl2、bcl2l1基因表达呈显著正相关。其结果进一步表明, AIB1可能调节BCL2和BCL2L1的表达。总之, AIB1能作为判断卵巢癌预后的标志物以及卵巢癌治疗的潜在分子靶点, 并且抑制AIB1能够增强顺铂对卵巢癌的治疗效果。本研究为卵巢癌对顺铂抵抗的机制提供了新的见解, 对克服卵巢癌化疗抵抗具有一定的价值。
顺铂 细胞活力 卵巢癌 预后 AIB1 AIB1 cisplatin cell viability ovarain cancer prognosis
1 中国农业大学农学院植物遗传育种与种子科学系, 农业部农作物种子全程技术研究北京创新中心, 北京市作物遗传改良重点实验室, 北京 100093
2 中国农业大学理学院, 北京 100083
种子活力是种子质量的一项重要指标, 高活力的种子具有较强的抗逆性、 生长优势及生产潜力。 而种子活力在种子生理成熟时最高, 随后随着贮藏时间的延长而发生着自然不可逆的降低。 因此, 在播种前及时、 准确地对种子活力进行检测和筛选具有重要的实践意义。 针对传统种子活力检测方法存在的操作过程复杂繁琐、 耗时长、 重复性差且对种子有破坏性等缺点, 研究尝试利用高光谱成像技术建立单粒小麦种子生活力快速、 无损、 精确的检测方法。 以高温高湿老化后的190粒小麦种子（发芽128粒, 不发芽62粒）作为研究样本, 先利用可见-近红外(Vis-NIR)高光谱成像系统采集样本种子的光谱图像和进行标准发芽试验, 并确保光谱采集试验和标准发芽试验的小麦种子一一对应。 随后提取种子光谱图像的感兴趣区域并对其光谱数据进行平均和特征分析。 分别采用一阶导数（FD）、 均值中心化（MC）、 正交信号校正(OSC)和多元散射校正（MSC）对原始光谱数据进行预处理, 结合偏最小二乘辨别分析（PLS-DA）建立全波段PLS-DA模型, 比较分析, 并筛选出最适预处理方法。 分别利用无信息变量消除算法（UVE）、 竞争性自适应重加权算法(CARS)、 连续投影算法(SPA)及耦合不同变量筛选方法对特征波段进行筛选提取, 再分别基于所提取出的特征波段建立PLS-DA定性判别模型, 对比分析, 最终确立提取与单粒小麦种子生活力相关性最高的高光谱特征波段方法体系。 结果表明: 不同光谱预处理建立的模型其表现有所差异, 在MC, FD, OSC和MSC中, 采用MC对原始高光谱数据进行预处理, 建立的全波段MC-PLS-DA判别模型, 其校正集和预测集对小麦种子生活力的整体鉴别正确率分别为82.5%和83.0%, 优于原始及其他预处理后建立的全波段PLS-DA判别模型, 其校正集和预测集对小麦种子活种子鉴别正确率分别为94.8%和90.6%。 进一步对比3种单特征波段提取方法及其耦合分析建模中, 发现3种变量筛选方法耦合（UVE-CARS-SPA）的方式能够将光谱全波段的688个变量压缩至8个变量（473, 492, 811, 829, 875, 880, 947和969 nm）, 利用所筛选出的8个变量建立的MC-UVE-CARS-SPA-PLS-DA模型获得了最优秀的鉴别效果, 其校正集和预测集对小麦种子生活力的整体鉴别正确率分别为86.7%和85.1%, 较全波段模型（MC-Full-PLS-DA）分别提升了4.2%和2.1%, 活种子的鉴别正确率分别为93.8%和84.4%, 经过此优秀模型筛选后, 种子批最终发芽率可达到93.1%。 实验结果表明, 基于高光谱成像技术结合UVE-CARS-SPA-PLS-DA模型能够实现对单粒小麦种子生活力的定性判别。 研究工作为小麦种子活力的快速、 精确且无损的检测提供理论支持。
高光谱技术 小麦种子 生活力 检测 特征波段 Hyperspectral technology Wheat seed Viability Detection Characteristic wavelength 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1556
1 中国科学院近代物理研究所,甘肃 兰州 730000
2 中国科学院大学,北京 100049
转移条件培养基是开展细胞间信号传递研究的常用实验手段。在开展辐射诱导旁效应的研究过程中,我们发现未照射的条件培养基也能够引起细胞DNA损伤,为探索DNA损伤的来源,进行了一系列实验。通过测定细胞活力水平、DNA损伤水平、细胞活性氧水平的变化,发现细胞在接受条件培养基之后,细胞活性氧水平上升,细胞活力下降,细胞内的DNA损伤水平上升。这些结果表明,相对于完全未处理的细胞,源于未进行辐照处理细胞的条件培养基能够影响细胞内的活性氧水平,进而引起受体细胞的DNA损伤。因此,在采用条件培养基转移方法的研究,尤其是涉及活性氧及DNA损伤的研究之中,必须要考虑作为对照的条件培养基对细胞的影响。
条件培养基 转培养基 活性氧 细胞活力 DNA损伤 Conditioned medium trans-medium reactive oxygen species cell viability DNA damage
应用近红外光谱分析技术, 针对玉米诱导过程中产生的亚正常种子, 发展亚正常种子的单籽粒生活力判别方法。 该研究应用了一种基于Kolmogorov-Smirnov检验的方法(KS法)对近红外光谱进行特征提取, 并比较了十种采用不同预处理数据和特征提取方法建立的模型的判别性能, 每种模型试验了1134种参数组合, 并对采用多种方法和参数组合建立的模型进行交叉验证。 结果表明, 采用矢量归一化预处理, KS法提取特征波长, 并去除低信噪比区域的数据建立的模型判别效果最好。 发芽籽粒和不发芽籽粒的平均正确识别率分别达到92.20%和84.86%。 该方法将发芽籽粒的筛选准确率由随机筛选的不足40%提高至85%以上, 可显著提高筛选效率。
近红外光谱 玉米种子 生活力 单倍体诱导 特征提取 Near infrared spectroscopy Maize seed Viability discrimination Haploid induction Qualitative analysis 光谱学与光谱分析
2013, 33(6): 1501
1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所， 江苏 苏州 215163
2 洛阳理工学院 材料科学与工程系， 河南 洛阳 471023
3 长春理工大学， 吉林 长春 130022
以枝状聚乙烯亚胺(Branched polyethylenimine，B-PEI)为表面活性剂，水和二乙二醇作为溶剂，采用溶剂热法合成出尺寸为45 nm左右的水溶性B-PEI /NaYF4∶Yb3+, Er3+纳米粒子。在室温980 nm光激发下，样品显示出较强的上转换发光。样品表面的B-PEI分子中的氨基可以连接生物分子。细胞毒性实验显示样品具有较低的细胞毒性。以上结果可以为上转换发光纳米粒子在生物医学领域的应用提供有益的参考。
上转换发光 纳米粒子 水溶性 细胞活性 upconversion luminescence nanoparticles water soluble cell viability
1 中国农业大学农学与生物技术学院植物遗传育种学系
2 农业部基因组学与遗传改良重点实验室
3 北京市作物遗传改良重点实验室， 北京 100193
4 中国农业大学理学院， 北京 100193
用傅里叶变换近红外漫反射光谱法测定了自然状态下单粒苦豆子与决明子种子的光谱，并结 合定性偏最小二乘法对这两种种子的生活力进行了鉴别研究。研究结果表明，正反面两次平均光谱的建模效果要优于 单次光谱；采用不同样品建模时，苦豆子与决明子模型的鉴别率均在90%以上。该研究为利用近红外光谱技术快速无 损鉴定种子生活力提供了新的途径。
近红外光谱 苦豆子 决明子 自然老化 生活力 near-infrared spectroscopy sophora alopecuroide Cassia tora L seed viability
1 西安交通大学生命科学与技术学院,生物医学信息工程教育部重点实验室,中国陕西,西安,710049
2 华南师范大学物理与电信工程学院,中国广东,广州,510631
3 邵阳学院,中国湖南,邵阳,422000
4 广东工业大学应用物理学院,中国广东,广州,510090
基于圆孔衍射原理,根据细胞的形态学特征,提出了一种鉴别活细胞、凋亡细胞、坏死细胞的简易且不降低其识别准确性的方法.用此方法可方便地得出样品中细胞的状态、大小、数量及数量比等参数.
圆孔衍射 活细胞 凋亡细胞 坏死细胞 电荷耦合器 circular aperture diffraction cell viability cell apoptosis cell necrosis CCD device
