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时域相干拉曼散射技术浅析(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 135-144页

作者：余乔智祁亚峰熊汗青北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心北京100871

相干拉曼散射(CRS)技术作为一种重要的无标记化学成像技术,通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益,显著地提高了成像速度,广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒持续时... 详细信息

相干拉曼散射(CRS)技术作为一种重要的无标记化学成像技术,通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益,显著地提高了成像速度,广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒持续时间的脉冲输出,使得通过脉冲激发实现大量振动模式的同步相干激发成为新的CRS实现途径。从相干拉曼散射基本原理出发,介绍时域相干拉曼散射的主要实现途径,着重讨论时域受激拉曼散射(SRS)和时域相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)的最新进展与应用。

关键词：拉曼光谱技术相干拉曼散射受激拉曼散射相干反斯托克斯拉曼散射时域频域

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时域相干拉曼散射技术浅析（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第6期 145-154页

作者：余乔智祁亚峰熊汗青北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心

相干拉曼散射（CRS）技术作为一种重要的无标记化学成像技术，通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益，显著地提高了成像速度，广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒... 详细信息

相干拉曼散射（CRS）技术作为一种重要的无标记化学成像技术，通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益，显著地提高了成像速度，广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒持续时间的脉冲输出，使得通过脉冲激发实现大量振动模式的同步相干激发成为新的CRS实现途径。从相干拉曼散射基本原理出发，介绍时域相干拉曼散射的主要实现途径，着重讨论时域受激拉曼散射（SRS）和时域相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）的最新进展与应用。

关键词：拉曼光谱技术相干拉曼散射受激拉曼散射相干反斯托克斯拉曼散射时域频域

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时域相干拉曼散射技术浅析

激光与光电子学进展 2024年

作者：余乔智祁亚峰熊汗青北京大学国家生物医学成像科学中心北京大学未来技术学院北京大学

相干拉曼散射（CRS）技术作为一种重要的的无标记化学成像技术，其通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益，显著地提高了成像速度，广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚... 详细信息

相干拉曼散射（CRS）技术作为一种重要的的无标记化学成像技术，其通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益，显著地提高了成像速度，广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒持续时间的脉冲输出，使得通过脉冲激发实现大量振动模式的同步相干激发成为新的CRS实现途径。本文从相干拉曼散射基本原理出发，介绍时域相干拉曼散射的主要实现途径，着重讨论时域受激拉曼散射（SRS）和时域相干反斯托克斯散射（CARS）的最新进展与应用。

关键词：拉曼光谱相干拉曼散射受激拉曼散射相干反斯托克斯散射时域频域

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荧光偏振成像技术及其生物学应用

激光与光电子学进展 2024年

作者：杨子仪李世晗刘芷如钟素艺李美琪席鹏北京大学力学与科学工程系北京大学生物医学工程系北京大学生命科学学院

荧光偏振成像通过测量样品中荧光分子的偏振状态，得到样品的取向结构特征，在生物学领域有着广泛的应用。偏振成像常与其他荧光显微技术结合，用来解析细胞结构的排列方向、生物大分子的实时动态取向和组织的有序性等信息，以研究细胞... 详细信息

荧光偏振成像通过测量样品中荧光分子的偏振状态，得到样品的取向结构特征，在生物学领域有着广泛的应用。偏振成像常与其他荧光显微技术结合，用来解析细胞结构的排列方向、生物大分子的实时动态取向和组织的有序性等信息，以研究细胞的生理过程、药物对细胞的作用及异常结构的检测。本文阐述了荧光偏振成像在生物学等领域的应用，对利用偏振信息获取不同样品取向结构的研究方法进行分析比较，并对其未来发展趋势进行展望。

关键词：荧光偏振成像分子取向解析生物显微成像

超分辨荧光显微镜中的解卷积技术及应用(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 314-329页

作者：赵唯淞黄园园韩镇谦曲丽颖李浩宇陈良怡哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150080 北京大学未来技术学院北京100871

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨... 详细信息

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得,所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架,被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建,在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制,可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程,接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用,最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力,并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。

关键词：显微解卷积超分辨显微镜活细胞成像计算成像荧光显微镜

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 198-207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

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... 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

肺癌类器官在肺癌精准医学的应用及其研究进展

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中国肺癌杂志 2024年第4期27卷 276-282页

作者：黄志诚李博文王亚东薛剑超魏泽文梁乃新李单青中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院胸外科北京100730 北京理工大学医学技术学院生物医学工程系北京100081

分子检测技术的不断进步极大地推动了肺癌精准医学的发展,但是肿瘤的异质性与肿瘤的转移、复发和耐药密切相关,并且具有同一基因突变的不同肺癌患者采用不同的治疗策略会呈现出一定的疗效差异,因此现代精准医学的发展亟需通过个性化的... 详细信息

分子检测技术的不断进步极大地推动了肺癌精准医学的发展,但是肿瘤的异质性与肿瘤的转移、复发和耐药密切相关,并且具有同一基因突变的不同肺癌患者采用不同的治疗策略会呈现出一定的疗效差异,因此现代精准医学的发展亟需通过个性化的肿瘤模型来精准制定个性化的治疗策略。肺癌类器官(lung cancer organoid,LCO)能够高度模拟肿瘤在体内的生物学特征,促进抗体药物偶联物等创新药物在肺癌精准医学的应用。随着LCO与肿瘤微环境共培养模型和微流控芯片等组织工程技术的发展,LCO可以更好地保留肿瘤组织的生物学特征和功能,进一步提高高通量和自动化药物敏感性实验。本文结合了最新的LCO研究进展,总结了LCO在肺癌精准医学中的应用进展与挑战。

关键词：肺肿瘤类器官精准医学

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数字PCR在EB病毒核酸检测中的临床价值

中华检验医学杂志 2024年第6期47卷 649-657页

作者：黄金印陈芊如何晓静欧子豪蔡贞司徒博郭永郑磊南方医科大学南方医院检验医学科广州510515 清华大学生物医学工程学院生物医学工程北京100084

目的评估EB病毒(EBV)多拷贝和单拷贝基因的数字PCR(dPCR)核酸检测方法在EBV核酸定量检测中的性能,并探讨其在临床应用中的适用性。方法对多拷贝BamHI-W基因及单拷贝EBNA1基因dPCR体系的灵敏度、特异性、精密度、检测下限(LoD)和线性进... 详细信息

目的评估EB病毒(EBV)多拷贝和单拷贝基因的数字PCR(dPCR)核酸检测方法在EBV核酸定量检测中的性能,并探讨其在临床应用中的适用性。方法对多拷贝BamHI-W基因及单拷贝EBNA1基因dPCR体系的灵敏度、特异性、精密度、检测下限(LoD)和线性进行性能验证比对,采用最小二乘线性回归分析评估其线性。同时,收集2022年1—7月就诊于南方医科大学南方医院疑似EBV感染相关疾病患者的血浆样本182例,使用dPCR和实时荧光定量PCR(qPCR)同步检测EBV DNA载量,采用最小二乘线性回归分析评估其定量相关性。结果多拷贝和单拷贝基因的dPCR体系均有良好的线性相关(R2分别为0.992、0.997,P均系LoD为188 IU/ml,EBNA1基因dPCR体系LoD为358 IU/ml;BamHI-W基因dPCR体系和EBNA1基因dPCR体系中高浓度样本(1000000 IU/ml)对数变异系数(CV)值分别为0.34%和0.21%,中低浓度样本(5000 IU/ml)对数CV值分别为0.98%和0.64%;7种常见临床感染病原体和EB病毒阳性样本对照检测中,dPCR检测体系中只有EBV阳性样本产生阳性信号,与其他病原体无交叉反应。在182份样本检测中,BamHI-W基因dPCR阳性率为47.80%(87/182),EBNA1基因dPCR阳性率为35.16%(64/182),qPCR阳性率为43.41%(79/182)。定量相关性分析中,BamHI-W基因dPCR体系和EBNA1基因dPCR体系与qPCR检测浓度值线性拟合R2值分别为0.837和0.763(P均系和单拷贝EBNA1基因dPCR体系检测的载量监测变化曲线趋势具有较高的一致性。结论基于dPCR技术的检测多拷贝BamHI-W基因和单拷贝EBNA1基因的EBV检测方法均具有较高的灵敏度和特异性,精密度和定量准确性均适用于临床样本检测。多拷贝BamHI-W基因dPCR方法在提高检测灵敏度方面具有较大的优势,可作为目前EBV DNA载量检测方法的补充,特别是在低浓度样本中;同一患者的EBV DNA检出和动态监测使用多拷贝基因效果更好,不同患者比较EBV载量需要用单拷贝基因或以同一标准品标化后比较。

关键词：爱泼斯坦巴尔病毒感染数字聚合酶链反应多拷贝基因单拷贝基因核酸检测

光学活体流式细胞仪在肿瘤转移研究中的应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 18-25页

作者：张富丽田华琴李宏良魏勋斌上海交通大学生物医学工程学院Med-X研究院上海200030 佛山市中医院肿瘤中心广东佛山528199 北京大学肿瘤医院肿瘤发生与转化研究教育部重点实验室北京100142 北京大学医学部医学技术研究院北京100191 北京大学生物医学工程系北京100081 北京大学国际癌症研究院北京100191

癌症是人类生命的一大威胁,而肿瘤的侵袭和转移是癌症患者死亡的主要原因之一。在这一复杂过程中,循环肿瘤细胞(CTC)等血液循环中的粒子起到十分关键的作用,所以监测血液循环中的CTC和其他肿瘤相关的粒子可以促进肿瘤转移的研究。光学... 详细信息

癌症是人类生命的一大威胁,而肿瘤的侵袭和转移是癌症患者死亡的主要原因之一。在这一复杂过程中,循环肿瘤细胞(CTC)等血液循环中的粒子起到十分关键的作用,所以监测血液循环中的CTC和其他肿瘤相关的粒子可以促进肿瘤转移的研究。光学活体流式细胞仪(IVFC)是一种基于激光的新兴技术,可在体内无创监测循环细胞,包括CTC等肿瘤相关的颗粒。这一强大的工具已被广泛应用于癌症相关的多个领域,尤其是肿瘤转移研究。因此,总结分析IVFC在肿瘤转移研究中的应用具有重要意义。本文介绍IVFC的检测原理,总结基于荧光发光、光声效应、计算机视觉等光学技术的荧光活体流式细胞仪、光声活体流式细胞仪、图像活体流式细胞仪等IVFC分类,对IVFC应用于肝癌、前列腺癌、乳腺癌、黑色素瘤等肿瘤转移的相关研究进行综述,并总结和展望IVFC对肿瘤转移研究的应用。

关键词：活体流式细胞仪肿瘤转移循环肿瘤细胞无创监测光学成像

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