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黑色素瘤循环肿瘤细胞检测的金属卤化物钙钛矿外泌体复合探针检测新策略

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发光学报 2024年第1期45卷 157-168页

作者：陈志山徐朋飞张绍安李杨广州医科大学生物医学工程学院广东广州511436

液体活检技术的兴起为黑色素瘤的快速、准确诊断提供了新的机遇。然而,普通循环肿瘤细胞活检基于上皮黏附蛋白进行阳性富集,但信号标记的有机荧光探针存在量子效率低的问题,导致检测黑色素瘤循环肿瘤细胞时准确率和灵敏度较低。本文以... 详细信息

液体活检技术的兴起为黑色素瘤的快速、准确诊断提供了新的机遇。然而,普通循环肿瘤细胞活检基于上皮黏附蛋白进行阳性富集,但信号标记的有机荧光探针存在量子效率低的问题,导致检测黑色素瘤循环肿瘤细胞时准确率和灵敏度较低。本文以高量子效率的金属卤化物钙钛矿量子点作为信号标记物,以黑色素瘤来源的外泌体作为生物识别分子,构建了一种用于黑色素瘤液体活检的循环肿瘤细胞检测新策略。与商品化的上皮细胞黏附蛋白富集策略相比,本研究报道的复合探针检测新策略,其检测灵敏度提高了一个数量级,并且具有良好的亲水性和低毒性。实验结果证明了外泌体引导的金属卤化物钙钛矿量子点指示的黑色素瘤循环肿瘤细胞检测新策略具有理想的应用前景。

关键词：黑色素瘤外泌体循环肿瘤细胞金属卤化物钙钛矿液体活检

H9胚胎干细胞源细胞外囊泡促进子宫内膜损伤修复的研究

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中国病理生理杂志 2024年第8期40卷 1497-1504页

作者：陈芷琪马靖姜咏竹马官荣杨邦亚王斓茜方廖琼王智彪重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆400016 重庆生物医学工程学重点实验室重庆400016

目的:探究H9人胚胎干细胞(H9-hESCs)细胞外囊泡(EVs)对子宫内膜损伤修复的影响。方法:从H9-hESCs培养上清中提取EVs并鉴定。建立小鼠子宫内膜损伤模型,将其双侧子宫分为EVs实验组和PBS对照组,分别进行EVs和PBS注射,HE染色观察子宫内膜... 详细信息

目的:探究H9人胚胎干细胞(H9-hESCs)细胞外囊泡(EVs)对子宫内膜损伤修复的影响。方法:从H9-hESCs培养上清中提取EVs并鉴定。建立小鼠子宫内膜损伤模型,将其双侧子宫分为EVs实验组和PBS对照组,分别进行EVs和PBS注射,HE染色观察子宫内膜组织病理学变化、免疫组化法分析增殖细胞核抗原(PCNA)表达情况。通过EdU法、Western blot法评估EVs对人子宫内膜基质细胞(hEndoSCs)增殖的影响。结果:H9-hESCs-EVs是粒径为(144.7±2.1)nm并且具有膜结构的纳米小体,表达CD63和TSG101特征蛋白。与PBS组相比,EVs实验组子宫内膜组织形态完整、厚度及腺体数量增加,EVs实验组PCNA表达的平均光密度较PBS组显著升高(P<0.05)。EdU、Western blot检测结果显示H9-hESCs-EVs促进hEndoSCs增殖,且与EVs呈现蛋白浓度正相关(P<0.05)。结论:H9-hESCs-EVs通过提高子宫内膜基质细胞增殖促进子宫内膜损伤修复。

关键词：胚胎干细胞细胞外囊泡子宫内膜子宫内膜基质细胞细胞增殖

哈特曼-夏克波前传感器高精度球面波标定方法研究

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中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 521-527页

作者：包明帝史国华邢利娜何益中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

为解决哈特曼-夏克波前传感器传统标定方法存在的测量精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于球面波的哈特曼-夏克波前传感器高精度绝对标定方法。通过理论推导获取了球面波的高精度标定方法,结合搭建的球面波标定实验装置,对子孔径数... 详细信息

为解决哈特曼-夏克波前传感器传统标定方法存在的测量精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于球面波的哈特曼-夏克波前传感器高精度绝对标定方法。通过理论推导获取了球面波的高精度标定方法,结合搭建的球面波标定实验装置,对子孔径数为128×128的哈特曼-夏克波前传感器完成高精度标定。该方法计算得到了哈特曼-夏克波前传感器结构参数f,w以及L_(0)的精确值。对标定后的哈特曼-夏克波前传感器的测量精度进行测试,实验结果表明,经本文方法标定后的哈特曼-夏克波前传感器的波前复原精度达到了PV=1.376×10^(-2)λ,RMS=4×10^(-3)λ(λ=625 nm),重复性精度为PV=3.2×10^(-3)λ,RMS=9.76×10^(-4)λ(λ=625 nm)。该方法可以为大口径的SHWFS完成高精度标定,提升测量精度。

关键词：哈特曼-夏克波前传感器绝对标定球面波前

基于夏克-哈特曼波前检测的无透镜屈光测量系统

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中国激光 2024年第3期51卷 225-233页

作者：耿康杰张贺童丁上上张洋刘敏付威威中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部安徽合肥230000 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

为了解决现有电脑验光仪和视力筛查仪体积庞大、价格昂贵的问题,设计并搭建了一套基于哈特曼波前检测原理的小型无透镜屈光测量系统。首先,对测量原理进行了详细介绍;接着,利用Zemax软件对图像采集光路进行模拟,并分析了实际测量屈光度... 详细信息

为了解决现有电脑验光仪和视力筛查仪体积庞大、价格昂贵的问题,设计并搭建了一套基于哈特曼波前检测原理的小型无透镜屈光测量系统。首先,对测量原理进行了详细介绍;接着,利用Zemax软件对图像采集光路进行模拟,并分析了实际测量屈光度与仪器-人眼距离的函数关系;最后,成功搭建了试验样机,并通过对中国计量科学研究院模拟眼进行屈光测量来验证函数关系的正确性及测量结果的准确性。实验结果表明该系统能有效地对-10~+10 D范围内的模拟眼进行屈光测量,测量结果显示:球镜度重复测量误差最高不超过0.20 D,变异系数不超过3%;柱镜度重复测量误差最高不超过0.25 D,变异系数不超过9%。此外,该系统结构简单且成本低廉。在满足测量结果准确性、稳定性要求的前提下,该系统更适用于需要仪器小型化的场合,具有广阔的应用前景。

关键词：测量屈光测量夏克-哈特曼波前传感器波前重构近视小型化

用于生物样品处理的高强度聚焦超声装置开发研究

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 152-159页

作者：雷祝兵庞欣佩李力梅茜董文飞中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

针对传统超声设备存在的交叉污染、样本破碎不均匀等问题,本文研制了一种小型化、低成本的高强度聚焦超声装置。该装置通过凹球面自聚焦型压电陶瓷片产生超声波,在聚焦区域形成空化效应,实现样本裂解。首先,本文通过物理仿真证明装置的... 详细信息

针对传统超声设备存在的交叉污染、样本破碎不均匀等问题,本文研制了一种小型化、低成本的高强度聚焦超声装置。该装置通过凹球面自聚焦型压电陶瓷片产生超声波,在聚焦区域形成空化效应,实现样本裂解。首先,本文通过物理仿真证明装置的可行性,然后制作功率可调的驱动电路,实现0~22.4 W声功率输出,最后进行石蜡包埋样本脱蜡实验验证装置的有效性。实验结果表明,高强度聚焦超声装置的脱蜡效率和安全性明显优于传统化学方法,与商用超声仪器具有可比性。综上,本文研发的高强度聚焦超声装置有望应用于自动化核酸提取和纯化设备中,在样本前处理领域具有广阔的应用前景。

关键词：样本裂解高强度聚焦超声石蜡包埋样本

注射式微流控芯片全集成核酸分析系统与精准医疗应用

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中国激光 2024年第9期51卷 190-199页

作者：黄琴黄乐阳靳翔宇毛则尹邓安妮吕文琦钟豪王铈弘石艺璇陈家辉黄世光黄国亮清华大学医学院生物医学工程系北京100084

核酸检测方法可快速鉴定特异基因指标,但其广泛应用受限于多种仪器设备串行使用以及对操作人员的高专业技术要求。本团队开发了一套注射式微流控芯片全集成核酸分析系统,该系统主要包含两大模块,分别是可以为不同类型临床样本提供多种... 详细信息

核酸检测方法可快速鉴定特异基因指标,但其广泛应用受限于多种仪器设备串行使用以及对操作人员的高专业技术要求。本团队开发了一套注射式微流控芯片全集成核酸分析系统,该系统主要包含两大模块,分别是可以为不同类型临床样本提供多种核酸提取方法的全自动注射式核酸提取模块,以及基于微流控芯片的微纳体系多指标联合并行检测等温扩增核酸检测模块。这两大模块既可以单独发挥各自的功能,也可以组合成全集成注射式微流控芯片核酸分析系统,形成全集成自动化、微纳反应体系、快速、多指标联合并行检测的核酸检测分析平台。采用本团队开发的注射式微流控芯片全集成核酸分析系统,分别对热带念珠菌标准株培养菌液和64例外阴阴道念珠菌感染疾病的临床拭子样本进行检测。结果显示:本系统对菌液的最低检测限为3.95×102 CFU/mL,而且样品制备更方便快捷,仅需1次加样操作,核酸提取时间为10 min;64例临床样本检测效果与金标准培养法相比,卡方检验为1,Kappa值为0.950,说明两种方法无显著差异,且一致性很高。本团队开发的注射式微流控芯片全集成核酸分析系统,可以为临床多指标微纳体系核酸快速检测提供一个可靠的平台,为临床医疗应用提供精准快检技术与便捷分析仪器支撑。

关键词：医用光学注射式微流控芯片全集成核酸分析系统精准医疗应用

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基于光遗传学技术的脑机接口研究进展

中国生物医学工程学报 2024年第2期43卷 204-213页

作者：孟兆阳蒲江波李向宁华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学教育部重点实验室武汉430074 中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所天津300192 海南大学生物医学工程学院海南省生物医学工程重点实验室海南三亚572025

脑机接口作为一种大脑和外部设备之间的双向通信系统,在增强脑功能、人机交互和神经康复方面得到了广泛应用。基于光遗传学技术的脑机接口,弥补了电极刺激在生物兼容性、刺激精度与细胞类型特异性上的缺陷,成为神经工程领域的研究热点... 详细信息

脑机接口作为一种大脑和外部设备之间的双向通信系统,在增强脑功能、人机交互和神经康复方面得到了广泛应用。基于光遗传学技术的脑机接口,弥补了电极刺激在生物兼容性、刺激精度与细胞类型特异性上的缺陷,成为神经工程领域的研究热点。综述了光遗传学脑机接口在动物实验中的应用,以及在闭环调控脑区活动、反馈虚拟感觉和脑-脑交互等方面取得的研究进展;介绍了集成化和微型化新型光遗传学接口的研究前沿;总结了光遗传学脑机接口面临的挑战,以及探讨在多模态脑活动监测和脑-机智能等方向的发展前景。

关键词：神经工程脑机接口光遗传学闭环反馈

基于Nano-ICG增强巨噬细胞活体光声成像的急性呼吸道炎症无创定量评估

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中国激光 2024年第9期51卷 181-189页

作者：张建梁超豪罗志佳孟凡张艺晴王倩广州医科大学生物医学工程学院医学影像创新实验室广东广州511436 广州医科大学附属第一医院呼吸疾病国家重点实验室广东广州510120

巨噬细胞作为炎症阶段的主要吞噬细胞,其高表达是急性呼吸道炎症发展过程的临床特征之一。目前还没有一种成像方法能够以深组织穿透性和高分辨率的方式呈现巨噬细胞在急性炎症中的表达。以吲哚菁绿纳米颗粒(Nano-ICG)作为一种高效的光... 详细信息

巨噬细胞作为炎症阶段的主要吞噬细胞,其高表达是急性呼吸道炎症发展过程的临床特征之一。目前还没有一种成像方法能够以深组织穿透性和高分辨率的方式呈现巨噬细胞在急性炎症中的表达。以吲哚菁绿纳米颗粒(Nano-ICG)作为一种高效的光声成像(PAI)增强造影剂,评估了急性呼吸道炎症中巨噬细胞的表达量。激光共聚焦显微镜下的成像效果证实,Nano-ICG能够快速地被巨噬细胞吞噬。利用Nano-ICG增强光声成像效果后,气管内的PAI结果显示了巨噬细胞在炎症后气管壁上的分布区域。Nano-ICG增强的光声成像能够无创、定量地评估急性呼吸道炎症的发展程度,有望为呼吸疾病相关基础研究和临床诊疗提供新的影像技术支持。

关键词：医用光学光声成像急性呼吸道炎症吲哚菁绿纳米颗粒巨噬细胞

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单域抗体标记技术及生物医学成像应用

中国激光 2024年

作者：周思妤罗云贺曾逸祺杨毅诚于永波吴长锋广东省先进生物材料实验室南方科技大学生物医学工程系

单域抗体是从骆驼科动物体内发现的一类能有效识别目标抗原的小抗体片段。相较于传统单克隆抗体，单域抗体具有分子量小、亲和力高、理化性质稳定、免疫原性低、组织穿透力强等特点，是发展造影剂和靶标药物的理想载体，在基础研究和临... 详细信息

单域抗体是从骆驼科动物体内发现的一类能有效识别目标抗原的小抗体片段。相较于传统单克隆抗体，单域抗体具有分子量小、亲和力高、理化性质稳定、免疫原性低、组织穿透力强等特点，是发展造影剂和靶标药物的理想载体，在基础研究和临床应用中吸引了众多关注。本文系统介绍了基于单域抗体的靶标探针在活细胞荧光成像、超分辨光学成像、活体荧光成像和核素成像等方面的研究和应用进展，并对单域抗体标记技术的未来发展和应用挑战进行了展望。

关键词：医学光学单域抗体纳米抗体生物医学成像荧光成像