超分辨显微技术突破衍射极限的分辨能力为研究纳米尺度的超精细结构和生理学过程提供了有力的观察手段,对研究细胞的功能以及疾病的发病机制有十分重要的影响,具有十分重要的生物医学意义。单分子定位成像技术作为超分辨成像技术的一个分支,具有重大的科研价值。从单分子定位成像技术的研究背景和意义出发,详细介绍了该技术的发展历程,对现有的主要单分子定位技术进行了较为详细的原理介绍和各自优缺点的分析,最后对单分子定位技术的实际应用进行了展望。

基于光动力过程中的光分布规律, 研究了半无限大组织中组织光学特性和光分布对光漂白作用效果的影响。研究发现光漂白效果与组织的散射系数和吸收系数成反比; 光漂白的有效作用深度是4.5 mm, 最大作用深度是33 mm。研究所得结果不仅表明通过光分布研究光漂白的特性是一种有效的方法, 而且对临床上设计合理的治疗法案具有重要的参考作用。

设计并合成了3种具有较高双光子吸收截面的新型二苯乙烯衍生物双光子生色团，利用在飞秒激光下的双光子漂白现象，在掺杂有3种二苯乙烯衍生物的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜内进行了三维数据光存储实验，研究了三者的双光子漂白能力并分析了激发功率对双光子荧光行为的影响。双光子漂白光存储的特性表明：曝光时间一定时，降低激发功率可以提高分辨率；激发功率不变，降低曝光时间也可以提高分辨率；但要提高存储速度，需用较大的激发功率。采用较大的激发功率（13.4 mW）和较短的曝光时间（20 ms），利用双光子写入和读出方法在掺杂薄膜内部实现了三维超高密度光存储，理论存储密度可达14 Gbit/cm3。双光子漂白速率对激发功率的依赖关系的研究表明，双光子漂白的机理涉及到三个光子的协同作用。

通过建立光动力治疗过程中激光、光敏剂、氧及其相互作用关系的数学模型, 对组织中光动力剂量进行了模拟, 研究了光动力剂量在组织内部分布变化的规律。模拟了激光剂量为50mW/cm2、100mW/cm2、150mW/cm2, 光敏剂质量浓度为10mg/kg、20mg/kg、40mg/kg时光动力剂量变化。研究发现光动力剂量在组织内分布是非线性的, 大小受激光强度、光敏剂剂量、氧浓度和组织光学参数等因素的影响, 且光敏剂浓度的变化对光动力剂量变化的影响尤为明显。

制备了多种不同PMPS/BzMA质量比合成的PMPS-PBzMA共聚物,研究了旋涂成膜的膜厚控制方法和最佳热处理温度。近红外谱证实该材料在1310 nm和1550 nm两个窗口吸收小。实验表明,PMPS-PBzMA的光漂白效应主要来自于Si-Si的光氧化并伴有轻微的折射率各向异性,饱和过程则来自于Si-苯基的光分解且有助于缓解各向异性。归纳了初始折射率和饱和折射率与PMPS/BzMA质量比的关系,发现PMPS/BzMA质量比W(PMPS):W(BzMA)=10%制成材料的初始折射率与质量比W(PMPS):W(BzMA)=100%材料饱和折射率十分接近。据这些特性,利用质量比W(PMPS):W(BzMA)=10%材料的初始折射率和质量比W(PMPS):W(BzMA)=100%材料的饱和折射率,结合光漂白技术,成功试制了折射率对称分布的掩埋型多模PMPS-PBzMA条形波导,1310 nm的传输损耗达到了0.91 dB/cm。

利用荧光激发-发射矩阵光谱(excitation-emission matrix spectroscopy, EEMs)研究了厦门湾九龙江河口中、 低盐度区表层水样中有色溶解有机物在秋季天然太阳辐照下的光化学漂白。 结果表明, 光漂白未引起水样中类腐殖质(C, A, M)和类蛋白质(T, B)荧光峰位置的移动。 5个峰的荧光强度均随辐照时间的增加而减少, 其中低盐度水样的降低幅度更大, 并以指示陆源河流输入的特征荧光峰C的光漂白程度最大。 根据漂白速率可将各荧光团区分出易漂白和难漂白两类组分。 光漂白导致T、 C峰及A、 C峰之间的荧光强度比值增加, 说明光漂白可引起海水中溶解有机物性质的明显改变, 并且也是近海类蛋白质荧光相对类腐殖质荧光占优势的一个重要控制因素。 研究结果对于探究陆源有机物在近海的转化及去除过程以及海洋光学有一定的参考价值。

应用激光扫描共聚焦显微镜的光漂白恢复(fluorescence redistribution after photobleaching,FRAP)技术分析小鼠嵌合体胚胎和正常胚胎的卵裂球之间细胞间隙连接介导通讯(gap junctional inter-cellular communication,GJIC),结果发现:8-细胞期嵌合体胚胎的光漂白恢复率(24.3%)明显低于正常胚胎(64.2%),提示GJIC的降低可能足影响嵌合体胚胎发育率降低的因素之一;囊胚的光漂白恢复率也较低(22.7%),提示随着细胞分化,GJIC的水平有所降低.

研究了新一代光敏剂竹红菌素(HA)在含10%人血清生理盐水中的吸收光谱,并与HA在有机溶剂中的吸收光谱进行比较.结果表明,HA在含10%人血清生理盐水中的索瑞吸收峰发生了二十几个纳米的红移,揭示了光敏剂HA在近似体内环境下光吸收的红移现象,为光动力治疗光源的选择提供了参考依据.此外,研究了HA的光漂白特性,指出了HA的光漂白规律,且通过指数拟和得出HA的光漂白半衰期约为4小时,为临床治疗条件的选择提供了重要参考数据.

目的 探讨光敏剂亚细胞分布位点光漂白作用的发生特点.方法 将血卟啉单甲醚(hematoprophyrin monomethyl ether,HMME)与传代培养ECV304细胞共同孵育12 h后,采用荧光探针标记技术和细胞器-细胞荧光强度比值法对细胞内HMME进行亚细胞定位和定量分析.应用荧光显微镜汞灯照射以激发光敏剂产生光动力效应,并加入ROS探针H2DCF-DA检测单线态氧的产生.分别在光照前后采集四种细胞器及DCF的荧光图像并进行荧光强度的定量分析.结果 细胞总荧光光强在光照后较光照前降低26.4%;以每种细胞器光照前的平均荧光光强比值为基准,则光照后线粒体、溶酶体、内质网和高尔基体分别降低了31.1%、23.4%、5.8%和5.0%.线粒体区域在单纯光照和有HMME存在情况下后均检测到DCF荧光的增强.结论 光动力效应可能导致亚细胞结构内产生不同数量的单线态氧,会引起不同程度的光漂白作用,线粒体区域HMME光漂白速率较快;线粒体区域产生数量较多的单线态氧,可能是光动力效应的主要作用靶点之一.

目的 分析国产光敏剂血卟啉单甲醚(HMME)在不同溶液中光漂白反应动力学规律,加深对光漂白反应复杂反应过程的理解,并为HMME-PDT治疗微血管病变的数学建模研究提供实验依据和参数.方法 根据光化学反应动力学原理,从理论上推导出在单纯溶液和复杂溶液(含可被光氧化的底物)中,单态氧介导的光漂白反应动力学方程,通过对实验测定的漂白数据(不同时间点的HMME浓度)进行拟合,进一步验证理论推导出光漂白反应动力学方程.结果 HMME在单一溶液体系(PBS、DMSO)中的光漂白符合1级反应动力学过程,在含底物的复杂体系(白蛋白缓冲液、细胞悬液)中符合2级反应动力学过程.结论 HMME在不同溶液体系中的光漂白遵循不同的反应动力学规律.根据化学反应动力学原理进行光漂白等复杂光化学反应过程的数学模拟是可行的,并有利于对复杂光化学反应过程的深入理解.