厦门大学公共卫生学院分子影像暨转化医学研究中心，福建 厦门 361104
荧光碳量子点作为一种特殊的量子点，具有卓越的荧光性能以及可调控的表面化学性质，在生物成像、疾病诊断和治疗等生物医药领域中备受瞩目。基于近期的文献报道，详细介绍和总结了碳点在医药领域中的应用及其相关机制和特性。概述了碳点在生物医药应用中所面临的挑战，并提出了潜在的解决方案。最后，对未来的研究方向提出了建议，以期进一步拓展碳点在生物医药领域中的应用范围，为医学领域的创新和发展提供理论依据。
生物光学 碳量子点 生物成像 疾病诊断 疾病治疗
大连医科大学附属第一医院, 辽宁 大连 116000
宫颈癌是女性发病率第四位的癌症, 如果能早期诊断宫颈癌和宫颈上皮内瘤变可大大提高生存率。 现有的诊断技术存在假阳性率高、 特异度低、 灵敏度低、 耗时、 价格高等问题。 拉曼光谱技术是一种可靠的新兴的技术, 它可分析物质的分子结构, 还可以分析人体组织的化学成分。 在医学研究方面, 拉曼成像已成功应用于鼻咽、 胃肠、 肺、 食管、 肾、 脑癌等。 综述总结了近五年拉曼光谱技术在宫颈癌中的关键研究。 拉曼技术对宫颈癌的研究已有几十年的历史, 近五年的研究在诊断宫颈癌的同时, 更深入地研究了炎症因素对诊断的影响、 宫颈鳞癌腺癌的区分等。 本综述从体内组织学、 体外组织学、 细胞学以及血液方面分类总结了近五年的文献, 还汇总了文章中出现的数据处理方法、 激发光波长、 拉曼波数及其代表物质。 现有文献证明, 拉曼光谱对宫颈癌的诊断特异性及准确度均可达到90%以上, 不亚于传统HE染色, 并且相较于HE染色, 拉曼技术拥有免染色、 免固定、 专业人员需求量少、 快速等优点, 对于宫颈癌的诊断提供了另一种可行性。 然而, 拉曼光谱在应用于临床之前, 还需要更多的研究及证据来充分论证拉曼光谱在宫颈癌诊断中的作用, 我们也期待着能有更多样本数据, 更多研究思路的出现。
拉曼显微镜 宫颈癌 疾病诊断 Raman spectroscopy Cervical carcinoma Disease diagnosis 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2213
随着生物超微弱发光检测技术的发展，越来越多的学者将该技术应用于医疗领域方面的研究。本文通过分析、总结，发现生物超微弱发光在现代医学中不仅能够协助疾病诊断、评估人体皮肤状态，还能应用于针灸、中药药性、中医证型的医疗当中。此外，本文还引入了除光子强度外的其他参数［Q值、压缩状态参数(SSI)和Fano因子］，并对情绪、运动、死亡过程的生物超微弱发光变化也进行了总结。生物超微弱发光在医疗领域应用广泛，实用性强。本文对其进行综述，以期对人体超微弱发光有更详细的了解，展示生物超微弱发光在医疗领域的发展潜力。
生物超微弱发光 医疗领域 疾病诊断 针灸 中医 ultra-weak bioluminescence the medical field auxiliary diagnosis acupuncture traditional Chinese medicine
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，陕西 西安 710049
2 浙江西安交通大学研究院，浙江 杭州 311200
表面增强拉曼散射（SERS）属于分子振动光谱，具有灵敏度高、选择性好、检测无损等特点，在材料、生物医学、**等领域具有广泛的应用。目前的研究主要利用拉曼信号分子特征峰强度变化进行检测。由于受到各种因素的影响，拉曼信号分子特征峰会发生移动，相比峰强度变化，拉曼特征峰平移具有更高的稳定性和更好的重现性，由此基于拉曼特征峰平移的SERS检测应用逐渐受到关注。在总结拉曼特征峰平移机制的基础上，介绍了基于拉曼特征峰平移的SERS在癌症与疾病诊断、环境监测及食品安全检测等领域的研究进展，这些研究进展为发展具有高稳定性SERS检测方法提供了新的策略与思路。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617015
光子学报
2021, 50(10): 1017002
1 赣南师范大学化学化工学院 江西省有机药物化学重点实验室， 江西 赣州 341000
2 内蒙古大学化学化工学院 内蒙古精细有机合成重点实验室， 内蒙古 呼和浩特 010021
单胺氧化酶(Monoamine oxidases,MAOs)是一种膜结合的线粒体酶，通过催化氧化及脱氨反应来维持神经递质和其他生物胺在生物系统中的稳态。MAOs功能障碍与许多神经和精神疾病密切相关，因此，监测MAOs的活性及表达水平，对深入理解其生理功能及相关疾病的临床诊断都具有十分重要的意义。荧光探针具有原位、无创、可实时成像等优势，是准确监测MAOs活性的一种有效方法。本文综述了近年来MAOs荧光探针的研究进展，阐述了这些荧光探针在MAOs相关疾病诊断及治疗中的应用。
单胺氧化酶 荧光探针 疾病诊断 抑制剂 生物成像 monoamine oxidase fluorescent probes disease diagnosis inhibitor bioimaging
1 深圳大学生命与海洋科学学院, 广东省植物表观遗传学重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学龙华生物产业创新研究院, 广东 深圳 518060
3 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518060
细胞是动植物结构和生命活动的基本单位。 细胞过程的一个重要特点就是其生化组分在时空调控上的相互作用关系。 然而, 利用传统的生化方法（如酵母双杂交系统、 pull-down系统等）很难在空间上评估活细胞内分子间的相互作用。 光学技术的快速发展, 为研究活细胞中生物分子的时空动态提供了新的遗传研究工具, 其中荧光共振能量转移-荧光寿命显微成像（FRET-FLIM）技术在实时探测分析活细胞中生物大分子构象变化和分子间动态相互作用过程具有独特的优势, 如: 实现对活细胞的实时“可视化”研究, 同时具有高时空分辨率; 检测更加灵敏、 结果可信度高; 且基于简易的数学运算完成简单快捷的分析程序。 介绍FRET-FLIM技术的理论背景知识, 对比了该技术与传统蛋白相互作用技术研究的利弊, 同时归纳了其在蛋白相互作用、 细胞生物学和疾病诊断等方面的最新应用研究进展, 最后总结和讨论了FRET-FLIM技术的未来发展趋势, 以期能够为揭示活细胞的结构和细胞过程相关研究提供新的见解。
荧光共振能量转移 荧光寿命显微成像 蛋白相互作用 疾病诊断 Fluorescence resonance energy transfer (FRET) Fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) Protein interaction Disease diagnosis 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1023
北京理工大学光电学院信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
拉曼光谱技术能够提供与物质特定分子结构相关的光谱信息, 可用于识别生物组织微小的生化变异, 具有快速、 实时、 无损、 无需样本预处理等优点, 在临床病理诊断领域极具应用前景。 与常规组织病理学分析相比, 拉曼光谱技术能够直接检测活体组织, 简化了分析程序, 缩短了诊断时间。 人体病变组织的细胞分子组成和结构可能发生变化, 这为拉曼光谱技术在组织病理诊断中的应用提供了检测依据。 基于组织分子组成与结构的差异, 结合机器学习和化学计量学方法, 拉曼光谱技术可以提供客观的诊断信息, 实现快速、 低侵入的病理诊断。 回顾了近十年来拉曼光谱技术在组织病理诊断中的研究进展, 对取得的关键成果进行了总结, 阐述了当前离体和活体应用拉曼光谱技术的一些关键问题。 针对离体拉曼光谱检测, 重点评估福尔马林固定石蜡包埋样本、 冷冻样本和新鲜组织样本等离体样本的适用情况; 阐述拉曼光谱数据收集的关键技术, 包括适用光源、 光谱范围, 以及病理样本光谱采集的方式等。 对于活体拉曼光谱检测, 重点介绍了活体检测研究中拉曼光谱技术应用的两种形式: 结合医用内窥镜进行体内检测, 以及开放手术中的直接检测; 综述了临床适用的拉曼系统, 重点介绍了当前活体拉曼研究中应用的光纤探头。 同时, 文章也讨论了拉曼光谱数据的处理与分析方法, 通过光谱预处理, 特征提取与分类识别, 构建拉曼光谱病理诊断模型, 在小样本范围能够获得较好的诊断结果。 考虑临床实际应用, 仍需要不断优化分析方法, 实现拉曼光谱与生化信息的关联, 将样本个体差异的影响纳入分类模型中, 以提升模型性能。 文章对拉曼光谱应用于病理诊断中的关键问题进行了讨论, 为进一步开展研究提供参考。 未来需要更深入和广泛地开展离体和活体研究, 以促进拉曼光谱技术在临床中的应用。
拉曼光谱 疾病诊断 术中指导 机器学习 Raman Spectroscopy Disease diagnosis Intraoperative guidance Machine learning 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1016
远红外线是一种热辐射，对人类健康具有较好的生物效应。作为一种便捷无创的重要物理疗法，远红外在疾病的诊断、治疗等临床领域中已得到广泛应用。本文收集了近年来远红外在医学临床应用方面的相关研究文献，对远红外的生物效应机制及其在疾病诊断、痛经、慢性疼痛、咳嗽、压疮、肿瘤、腹泻等疾病治疗中的应用进行了总结，为临床疾病的诊断和疗效评价提供参考依据，以促进远红外的临床应用与发展。
远红外线 生物效应 疾病诊断 临床治疗 far infrared, biological effect, disease diagnosis
福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室， 福建省光子技术重点实验室， 福建 福州 350007
多光子显微(MPM)技术通过探测由飞秒激光与生物组织内在成分相互作用而产生的双光子激发荧光和二次谐波等光信号，可实现对组织的无损、非标记成像。MPM具有对组织微结构灵敏度度和可实现高空间分辨成像、对生物组织杀伤性低和成像深度深、能够获取组织的生化信息等优点，在疾病诊断中具有很大的应用潜力。简要介绍MPM的基本原理，总结其在消化道肿瘤、皮肤疾病，以及角膜疾病诊断中的应用，并对MPM的发展前景进行展望。
医用光学 生物光学 多光子显微技术 疾病诊断
