通过一步水热法合成了荧光量子产率高达34%的锌掺杂碳量子点（Zinc doped carbon quantum dots, Zn-CQDs）, 并对Zn-CQDs的结构性能进行分析。基于Cu2+与H2O2产生羟基自由基可有效猝灭Zn-CQDs, 构建了Zn-CQDs-Cu2+ 荧光探针检测过氧化氢和胆固醇浓度。实验发现, 在pH=7.60的N-2-羟乙基哌嗪-N′-2-乙磺酸（HEPES）缓冲溶液中, 于50 ℃孵化40 min时, 体系的（F0－F）/F0与H2O2浓度在1.0×10-5~1.0×10-6 mol/L范围内, 与胆固醇浓度在3.0×10-5~9.0×10-7 mol/L范围内分别呈良好的线性关系, 检出限分别为7.2×10-7 mol/L和6.8×10-7 mol/L。该方法用于水样中H2O2和牛奶中胆固醇含量的测定, 回收率分别可达98.55%~105.4%和98.00%~103.0%, 结果满意。该方法也为检测H2O2生成反应的其他代谢物提供了有效的检测思路。

皮肤胆固醇含量可以作为评价动脉粥样硬化的重要指标之一,现有的皮肤胆固醇含量检测主要基于实验室活检进行,缺少快速无创的检测技术和装备。针对以皮肤胆固醇含量为评价指标的动脉粥样硬化的早期快速筛查需求,本文提出了基于荧光光谱法的皮肤胆固醇快速无创检测方法,研发了一种皮肤胆固醇无创检测系统。为了提高测量的准确性和稳定性,该系统对温度引起的检测试剂荧光效率的波动进行了修正。本文结合气相色谱法对测量结果的准确性进行了验证,并通过检测正常人群和动脉粥样硬化高风险人群的皮肤胆固醇含量,明确了该系统的临床应用价值。本文的研究结果表明,462~520 nm波段内的平均荧光强度与温度的相关系数为-0.995(p<0.0001),可据此建立温度校准曲线对由温度差异引起的荧光波动进行修正。校正后,系统测量的皮肤胆固醇含量与气相色谱测量值的相关性显著,相关系数为0.905(p<0.0001)。在动脉粥样硬化高风险人群的筛查实验中,动脉粥样硬化高风险人群和正常人群的皮肤胆固醇检测结果具有显著差异(P=0.0004)。与现有技术相比,基于荧光光谱法的皮肤胆固醇检测技术具有测量快速无创等优势,为大规模开展动脉粥样硬化的早期风险筛查提供了先进技术手段。

利用STM32 微处理器，设计了一种基于吸收光谱技术的皮肤胆固醇无创检测系统，通过微型光谱仪获得有色产物的吸收光谱信息，间接得到人体皮肤胆固醇相对含量。本系统设计了一款高精度可调LED 恒流源，LED 光强的波动范围控制在±1%以内。还设计了一种结构简单、试剂用量少、不需要确切的检测试剂体积的液体限位装置，实现被测液体浓度的准确测量。通过检测梯度浓度CuSO4 溶液，验证了系统应用于不同浓度溶液定量检测的准确性。采用本系统对动脉粥样硬化性疾病患者和对照人群的皮肤胆固醇进行检测，检测结果在统计学上有显著性差异，初步验证系统可用于人体皮肤胆固醇的检测。

应用便携式近红外光谱仪采集320份生鲜猪肉在近红外光谱中波区的光谱信息, 采用不同优化方法建立猪肉胆固醇预测模型, 并对异常样品的剔除及组合预处理方法对模型性能的改善进行了分析。 研究表明: 通过对异常值的二次剔除, 并使用SG一阶导数（savitzky-golay first derivative, SG 1stD）、 SG平滑（savitzky-golay smoothing, SGS）和正交信号校正（OSC）的组合预处理方法, 可获得最佳生鲜猪肉胆固醇预测模型, 其参数如下: 校正集相关系数（Rc）=09137, 校正标准差（standard error of calibration, SEC）=25607, 验证集相关系数（Rp）=0656 7, 预测标准差（standard error of prediction, SEP）=4985 5, 主因子数（principal factor, PF）=4, 范围误差比（ratio of performance to standard deviation, RPD）=25032, 相对预测标准差（relative standard error of prediction, RSEP）=8625 4%, SEP/SEC=1946 8, 说明模型在近红外光谱中波区对猪肉胆固醇的分辨能力和预测准确度较好, 通过向校正集中补充代表性样品可使模型稳健性进一步改善。 对检验集样品预测值（prediction value, PV）与参比值（reference value, RV）的t检验显示二者之间无显著性差异（p＞005）, 检验集样品总体预测准确率为625%, 其中50～70 mg·(100 g)-1区段的局部预测准确率达到917%, 可以用于生鲜猪肉胆固醇浓度的在线快速初步定量分析。 该研究将便携式近红外光谱用于在近红外中波区对生鲜猪肉及肉制品中胆固醇浓度的分析和检测, 通过进一步的研究和改进, 可将其应用于产品的原料分级、 品质和过程控制及市售产品的抽检等。

皮肤胆固醇是评估动脉粥样硬化性疾病风险的新型生物标志物。为实现皮肤胆固醇的无创、快速检测，设计了一套基于漫反射光谱技术的检测系统。采用毛地黄皂苷-辣根过氧化物酶共聚物溶液模拟梯度浓度皮肤胆固醇。通过检测该共聚物溶液和受试者在体皮肤胆固醇，验证了系统的可行性。结果表明，在440~550 nm特征波段内，由相对漫反射率引入的参数S值与共聚物溶液浓度呈线性关系（相关系数r=0.992，P<0.01）；控制年龄、性别等因素后，受试者在体皮肤胆固醇无创检测结果与血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇呈显著正相关，相关系数r分别为0.837（P<0.01）和0.778（P<0.01）。漫反射光谱技术为皮肤胆固醇的检测提供了一种无创、便捷的方法。在体皮肤胆固醇的无创检测有助于动脉粥样硬化性疾病的早期发现。

针对皮肤胆固醇无创检测的迫切需求, 设计了一种基于微型光谱仪的便携式和智能化的皮肤漫反射光谱实时测量系统。 配制毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶共聚物溶液, 利用毛地黄皂苷可与皮肤胆固醇分子中的羟基特异性结合和辣根过氧化物酶能与TMB试剂(主要成分为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺)反应显色的特性, 实现皮肤胆固醇的高灵敏和高特异的识别与指示, 并通过测量反应后颜色的变化程度来定量皮肤胆固醇的浓度。 以与人体皮肤结构相近的猪皮肤为实验对象, 采用萃取法获得梯度浓度的胆固醇样本, 利用上述光谱测量系统检测样本内的胆固醇浓度来验证该方法的可行性。 实验结果显示, 相对漫反射率能够区分不同浓度的胆固醇样本, 在特征单波长(442, 450和463 nm)处和特征波段442~500 nm内, 漫反射率强度因子均可以定量反映样本内的胆固醇浓度, 经线性拟合, 判定系数R2分别为0.960, 0.959, 0.958和0.958。 研究结果表明, 使用漫反射光谱技术可以实现皮肤胆固醇的快速无创检测, 将其应用于动脉粥样硬化性疾病风险评估, 对于该类疾病的防控具有重要意义。

采用正交试验优化GC-MS测定血清胆固醇及其标志物的样品前处理条件, 并对最优试验方案进行方法学评价。 采用L16（211）正交设计对影响GC-MS测定血清胆固醇及其标志物前处理的3个关键步骤共7个因素——皂化（KOH-乙醇浓度、 皂化温度和时间）、 萃取（正己烷用量）和衍生化（衍生化温度、 时间和用量）进行优化。 得到最优前处理条件组合如下： KOH-乙醇溶液浓度为1　mol·L-1； 皂化温度70　℃； 皂化时间60　min； 萃取剂用量2 mL； 衍生化温度70　℃； 衍生化时间60　min； 衍生化试剂用量100 μL。 所建方法准确性和精密性良好, 方法学评价指标优于文献报道。

在传统荧光光谱技术的基础上, 结合金属纳米颗粒的增强荧光技术, 探索提高荧光光谱技术检测人全血溶液中胆固醇含量的精度和分辨率的方法。 实验研究方面, 采用波长为407 nm的激光作为激发光, 照射加入一定量银纳米颗粒作为荧光增强剂的人全血溶液, 研究了银纳米颗粒对人全血溶液在可见光波段的荧光增强作用。 结果表明, 胶体状态的银纳米颗粒可以显著增强低浓度的人全血溶液荧光光谱的强度, 且不同位置荧光发射峰的荧光增强效率随银胶加入量的增加均呈现先增后减的趋势, 但不同峰位置的最强增强效率对应的银胶加入量不同。 理论分析方面, 根据实验结果及胆固醇分子和银纳米颗粒在溶液中的分布情况, 建立了分子间距模型, 并根据模型计算得出胆固醇分子和银纳米粒子之间的最佳增强荧光效果间距在12.19～25 nm范围内, 这个结果和其他文献中的理论值吻合较好。 综上所述, 使用银纳米颗粒可实现全血溶液荧光的增强, 研究结果为提高检测血液中多种物质的灵敏度和精度提供了有价值的参考作用。

本文利用阴离子型界面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和阳离子型界面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)形成DTAB/SDS离子对双亲分子, 通过制膜、超声振荡与挤压等程序制备出阴阳离子液胞, 并利用动态光散射技术探讨不同比例的胆固醇添加对液胞稳定性的影响。研究结果表明, 添加胆固醇可以明显增强DTAB/SDS阴阳离子液胞的物理稳定性; 但胆固醇添加量小于35mol%时并不足以使系统内的阴阳离子界面活性剂全部转换为稳定的液胞而有结晶物产生; 当胆固醇添加量更少(10mol%)时能稳定存在的液胞数量更少, 所以计数率明显下降。由这些结果可以推论胆固醇与阴阳离子界面活性剂在液胞的双层膜中是以固定比例排列存在, 从而可以维持液胞的稳定性, 因此胆固醇添加量较高时液胞稳定性较佳。

胆固醇液晶在厚的液晶盒中会形成大量缺陷，以至于其光子晶体结构被破坏，透射率急剧降低，严重影响了晶体光学性质及其应用。针对此提出了一种能有效改善胆固醇液晶分子排列的简易方法，其过程为先通过给胆固醇液晶施加足以驱动胆固醇液晶分子的交流电压，并在该交流电压下开关数次后对其进行摩擦处理。结果表明经过摩擦处理后，胆固醇液晶样品的内部缺陷明显减少了，其平面结构相应得到了较大的改善，样品的透射率显著提高，由摩擦前的模糊变成摩擦后的透明。表明该方法可以用于制备高质量的厚胆固醇液晶样品，从而为胆固醇液晶在光学领域的应用提供了必要条件。