1 上海理工大学 生物医学光学和视光学研究所，上海 200093
2 同济大学 上海皮肤病医院光医学研究所，上海 200443
3 上海理工大学 光学仪器与系统教育部工程研究中心，上海 200093
尽管纹身的人数在增加，但希望祛除纹身的需求量也在增加。现在纹身祛除大多采用激光进行治疗，但仅凭肉眼观察的单次疗效不够理想，往往需要重复治疗。因此，研究了基于图像技术量化评价治疗的效果。使用皮秒激光对猪皮的不同颜色的纹身进行照射，采集治疗部位与正常皮肤组织的图像，再标准化提取部位，并对此部位的图像进行特征提取后，量化照射前后的纹身所占面积比，进而得到祛除率。为了验证量化算法的可靠性，设计了不同对比度的标准图像来计算色素占比，得到的误差均小于0.01%，证明该算法是可靠的。对于色素祛除的量化评价能客观反映激光祛除色素的效果，避免了因医师的主观判断所造成的疗效偏差，为治疗参数的选择及疗效的提高等提供了帮助。
皮秒激光 纹身 图像分割 特征提取 量化 picosecond laser tattoo image segmentation feature extraction quantify
1 1.浙江大学 材料科学与工程学院, 杭州310058
2 2.浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室, 杭州 310027
光热电站需要配备大规模高温储热模块, 金属氧化物可以通过可逆氧化还原反应实现热量的存储与释放。其中锰基氧化物无毒、廉价, 极具潜力, 但可逆性较差。为此, 本研究采用深共溶溶剂离子热合成了锰基氧化物, 探索了合成参数和铁掺杂对其储热性能的影响。离子热合成的MnCO3前驱体在高温下分解释放CO2, 使锰基氧化物具有丰富的孔隙结构, 为氧气的传输与扩散提供通道, 有利于氧化还原反应。离子热合成的Mn2O3比商业Mn2O3反应性能好, 但其氧化反应速度较慢; 合成温度150 ℃、掺杂20% Fe的锰铁氧化物的氧化速率快, 储热密度高达300.66 J/g, 反应可逆性最佳, 可实现长期稳定循环。离子热合成策略可以增加锰氧化物中晶格氧占比, 促进氧空位的迁移, 从而提高可逆性和循环稳定性。
光热发电 储热 锰基氧化物 深共溶溶剂 concentrated solar power heat storage manganese-based oxide deep eutectic solvent
1 河北大学物理科学与技术学院，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
3 河北大学生命科学与绿色发展研究院，河北 保定 071002
心血管疾病是一种严重威胁人类健康的常见病。目前常用手段之一是以昆虫为模式生物，利用RNAi等技术抑制特定基因表达，通过表型检测或监测其心脏功能参数等来开展此类疾病致病机理的研究。光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography，OCT)因其无创、实时、高分辨率等特点，被成功应用于昆虫等模式生物的心脏功能检测方面。但目前的检测计算方法仍存在效率低、对图像质量要求高、参数测量不准确等问题，尤其不适用于生物实验中大样本量的检测分析。提出一种基于OCT的昆虫心脏功能参数高速自动检测定量分析计算方法。该算法结合OCT心脏M-Mode图，采用人机交互的模式确定种子点所在的位置，通过自动分割图像、划分目标区域等一系列处理，可以快速准确地测量心脏舒张末期直径(EDD)、收缩末期直径(ESD)、舒张末期面积(EDA)、收缩末期面积(ESA)及心率(HR)等心脏功能参数。该方法有助于提升高通量生物样本检测中致病基因的筛查和分析效率，对以昆虫为模式生物的心血管疾病研究具有重要的价值。
生物技术 光学相干层析 昆虫 模式生物 心脏功能参数 中国激光
2022, 49(20): 2007202
1 1.桂林理工大学 材料科学与工程学院, 桂林 541004
2 2.桂林理工大学 化学与生物工程学院, 桂林 541006
3 3.桂林理工大学 广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心, 桂林 541006
为避免二甲酸钾(KDF)在酸性环境下分解过快, 调节仔猪肠胃道酸碱性和菌落平衡, 实现KDF靶向释放抗菌, 本研究以可生物降解的壳聚糖(CS)、羧甲基纤维素(CMC)和无机刚性材料P型沸石分子筛(Zeolite P)为载体, 负载抗菌药物二甲酸钾制备控释水凝胶微球。发现CS中-NH2与CMC中-COOH离子作用, 可形成结构稳定的聚电解质复合物。溶胀率的差异性表明CS/CMC/Zeolite P水凝胶微球对pH高度敏感。加入Zeolite P使水凝胶微球在pH1.2保持原有形貌且不被降解破裂。CS/CMC/Zeolite P/KDF抗菌微球的包封率为47.75%, 载药率为23.88%, 可有效缓释KDF, 在pH7.4磷酸盐缓冲溶液中的缓释性比pH1.2更优。CS/CMC/Zeolite P/KDF抗菌微球浓度为96 mg/mL时对大肠杆菌最大抑菌率为83%, 有效提高了KDF利用率。
二甲酸钾 水凝胶微球 缓释 抗菌 potassium diformate hydrogel microsphere sustained-release antibacterial
1 河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心, 河北 保定 071002
3 河北大学生命科学与绿色发展研究院, 河北 保定 071002
4 河北大学生命科学学院, 河北 保定 071002
胚胎在发育过程中会逐渐形成具有不同组织和器官的复杂生物体。对胚胎发育的无创实时监测有助于深入了解其形态演变过程和发育规律。光学相干层析(OCT)技术具有无损、高分辨、三维成像等特点,非常适合用于对生物体胚胎的发育情况进行监测。然而,当采用OCT技术检测昆虫胚胎时,虫卵外壳的存在会影响OCT三维重建图的可视化效果,使得卵内部胚胎的三维图无法清晰地呈现。基于此,本文结合OCT成像特点提出了一种消除卵壳影响的图像处理方法。该方法可以自动识别出卵壳区域并予以“擦除”,从而只呈现昆虫卵内部胚胎的清晰三维图像。该图像处理方法对于采用OCT技术研究昆虫胚胎发育具有重要的参考价值。
生物光学 光学相干层析成像 昆虫胚胎可视化 图像处理
1 催化基础国家重点实验室, 中国科学院大连化学物理研究所, 大连 116023
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 海洋科技与环境学院, 大连海洋大学, 大连 116023
采用固相反应和浸渍法制备了NiO/NaTaO3:La催化剂。采用衰减全反射红外光谱原位研究了钽酸钠基光催化剂上光催化全分解水机理。在光催化反应条件下直接观测到了归属为物理吸附的过氧化氢中间物种的1350 cm-1和870 cm-1红外吸收峰。过氧化氢物种是由水氧化的中间物种Ta(O2)在大量水存在条件下先质子化生成TaOOH中间物种, 之后进一步质子化而形成的。证实了NaTaO3液态光催化和气相光催化分解水的机理是一致的。
光催化全分解水 原位红外 钽酸钠 Photocatalytic overall water splitting In-situ IR spectroscopy Sodium tantalite
1 上海理工大学生物医学光学与视光学研究所医用光学技术与仪器教育部重点实验室, 上海 200093
2 同济大学医学院光医学研究所, 上海市皮肤病医院, 上海 200443
3 上海理工大学现代光学系统重点实验室教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
在生物医学领域,为了降低成本,降低对高端器件的依赖,以及实现对无标记样本的光谱和结构等多维度图像分析的目的,基于窄带LED光源技术,自主研制了一套多通道LED照明的多光谱显微成像系统。本系统在420~680nm范围内系统的光谱分辨率约为20nm,空间分辨率优于2μm,在放大倍数为13倍时成像范围为520μm × 416μm。为了验证系统在临床病理分析中的可行性,采集了小鼠皮肤鳞状细胞原位癌病变病理切片和正常皮肤组织病理切片的多光谱图像。从多光谱图像中可以清楚地观察结构,由图像序列中提取的光谱信息表明,癌变细胞核的反射率在可见光波段内与正常细胞核有明显差异,能有效区分两种细胞。这些实验结果表明,基于LED照明的多光谱显微成像系统有望替代传统昂贵、复杂的多光谱成像系统,并可在病理分析中发挥重要作用。
生物光学 显微成像 多光谱成像 反射率光谱 LED光源 组织病理学 中国激光
2020, 47(12): 1207006
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
3 同济大学医学院上海市皮肤病医院光医学研究所, 上海 200443
4 上海仪器仪表研究所, 上海 200063
研制了一种小型化便携式的激光诱导荧光的检测系统。检测系统 以 405 nm的稳谱半导体激光器作为激光光源, 荧光光纤探头和光纤作为荧光的收集系统, 光栅光谱仪作为荧光分析装置, 采集和分析经过5-氨基酮戊酸(ALA))处理后的鳞癌小鼠模型的原卟啉IX的荧光光谱, 对皮肤癌开展光动力学荧光诊断的初步实验研究。
激光诱导荧光 荧光检测 5-氨基酮戊酸 光动力学荧光诊断 laser-induced fluorescence fluorescence detecting ALA photodynamic fluorescence diagnosis
1 中国科学院大连化学物理研究所,催化基础国家重点实验室&洁净能源国家实验室,大连 116023
2 中国科学院大学,北京 100049
本文使用稳态及时间分辨荧光光谱法对陶瓷相铁电材料SrxBa1-xNb2O6(SBN-x)及Cr3+掺杂的SrxBa1-xNb2O6 (SBN:Cr3+)的光生载流子的复合动力学进行了研究。带边激发条件下SBN-70非辐射复合过程在温度高于137 K时已快于辐射复合,说明SBN在765 nm处对应的发光中心极容易受到晶格振动影响,使激发态电子转而通过声子参与的无辐射跃迁回到基态。对于Cr3+离子掺杂的SBN-70,使用395 nm和480 nm激发得到发光中心的热激活能分别为Ea=380.9±61.0 meV和Ea=374.6±51.4 meV。发现了SBN低温下很强的光致荧光猝灭性质,其产生原因可能归属为样品对激发光的吸收造成的捕获电子态对发光的二次吸收。
荧光热猝灭 光致荧光猝灭 SrxBa1-xNb2O6 SrxBa1-xNb2O6 thermal PL quenching light-induced PL quenching
1 中国科学院大连化学物理研究所,催化基础国家重点实验室,洁净能源国家实验室,大连 116023
2 中国科学院大学,北京 100049
本文使用稳态及时间分辨发光光谱研究CdS量子点钴肟(CoⅢ(dmgH)2(3-(OH)py)Cl)分子耦合光催化产氢体系中CdS量子点粒径大小在CdS-钴肟分子间电荷转移中的作用。粒径为3.9,4.4 和5.0 nm的CdS量子点都表现出带边发光及长波处的橙色缺陷发光。随CdS量子点粒径的减小,带边发光减弱,缺陷发光增强,且小粒径量子点表现出了更长的发光寿命。钴肟分子的引入迅速猝灭CdS量子点的带边发光和缺陷发光,且缺陷发光的猝灭常数比带边发光更大。CdS量子点的粒径越小,发光猝灭的效率越高。这些结果证明,CdS量子点的自由载流子和束缚载流子都可以转移到钴肟分子上,且束缚载流子的转移效率更高。CdS量子点粒径越小,CdS向钴肟分子的光生电荷转移效率越高。
CdS量子点钴肟 粒径大小 发光光谱 电荷转移 CdS QDs-cobaloxime particle size photoluminescence charge transfer
