杨静[1]2004年在《人血红细胞光散射研究及蒙特卡罗仿真》文中进行了进一步梳理血液流变学是60年代后才发展起来的一门边缘交叉学科,其中红细胞变形性的研究倍受关注。将血细胞视为直径为几微米到几十微米的微粒,就可用光散射法来研究各种红细胞的变形。论文重点研究静态红细胞和在剪切力作用下变形成椭球形的红细胞的光散射及光子在红细胞悬浮液中随机游走的蒙特卡罗仿真。光散射的经典理论米氏理论计算比较复杂,因而通常在进行微粒分析时采用米氏理论的近似理论——夫朗和费衍射理论。生物细胞的相对折射率接近于1,而夫朗和费衍射理论则没有考虑穿过微粒的透射光,因而误差比较大。因此,论文根据红细胞的尺寸参数和相对折射率采用另一种理论——反常衍射理论分析静态和变形红细胞的光散射。这种理论考虑了透射光的影响,计算出红细胞的叁轴参数的误差较小,这一点在给出的仿真结果中得到了证实。论文研究了血细胞的光学模型,根据红细胞的光学特性建立了均匀球模型和V/S(等体积/等表面积)模型,在这个模型基础上对红细胞的光散射进行研究。蒙特卡罗方法是一种基于数理统计的随机试验方法。论文将红细胞悬浮液视为随机介质,红细胞视为介质中的散射(吸收)元,跟踪每一个光子在系统中的运动轨迹,通过跟踪大量光子得到红细胞光散射的统计结果,再进一步反演得到红细胞叁轴的值。仿真中采用两种不同的理论进行分析,仿真结果表明,当生物细胞(红细胞)与周围介质的相对折射率接近于1时,适合用反常衍射理论进行分析。论文最后进行了实验数据分析,将实验数据与仿真结果进行比较,进一步证实了仿真方法和反常衍射理论的适用性、正确性。
杨静, 郭永彩, 高潮, 张旭东[2]2005年在《蒙特卡罗法在人体红细胞光散射研究中的应用》文中指出详细叙述了用蒙特卡罗法模拟人体红细胞在静止状态和Couette流动中变形成椭球形时的前向小角度光散射的过程,考虑了稀悬浮液中透射过红细胞的光,利用反常衍射(anomalousdiffraction)理论计算红细胞变形度及叁轴参数,与标准的模型数据相比较,误差较小,证明了该方法的可行性.
王永红[3]2012年在《基于纳米材料信号增强的电化学生物传感器研究》文中研究表明电化学生物传感器由于灵敏度高、操作简便、免分离、选择性好、不需要样品预处理等优点而受到研究者们的广泛关注。目前对于它的研究和应用发展十分迅速,已广泛应用于工业过程控制、临床医学检测、环境监测、化学药品安全性评价以及食品、制药等诸多领域。功能化纳米材料有着优异的化学和物理性能,有着极高的比表面积,有利于增加敏感分子的吸附能力,并能提高生化反应的速度,将功能化纳米材料应用于电化学生物传感器可以显着提高传感器的性能。近年来,本研究小组结合纳米技术、分析技术、生物技术以及材料制备技术,开展了以纳米材料信号放大的生命分析方法为核心的研究工作。本论文在大量文献调研的基础上,拓展了基于纳米材料的信号增强作用在电化学生物传感中的研究,并主要开展了以下研究工作：一、基于核酸适体探针和纳米胶囊信号放大作用电化学检测凝血酶结合核酸适体探针识别特性和纳米胶囊信号放大效应发展了一种高灵敏、高特异性检测凝血酶的电化学方法。采用油水相界面自组装方法首次制备了包裹电活性物质巯基二茂铁的纳米胶囊。将能特异性识别凝血酶的两条核酸适体分别修饰在包裹巯基二茂铁的二氧化硅纳米胶囊和磁性微珠表面,当凝血酶存在时,纳米胶囊和磁性微珠表面的核酸适体与凝血酶结合形成叁明治结构复合物,并在外加磁场的作用下实现叁明治结构复合物的分离富集,利用碱溶解作用释放出巯基二茂铁信号分子,通过金-巯键作用吸附到电极表面,然后检测电极上二茂铁的电化学信号,从而实现对凝血酶的检测。该方法利用了核酸适体的高亲和性,包裹巯基二茂铁纳米胶囊的信号放大作用以及磁性微珠的快速分离富集作用,凝血酶检测的线性范围为0.1nmol/L～5nmol/L,检测限为0.06nmol/L。利用该方法能实现人血清白蛋白中凝血酶的检测。二、基于单壁碳纳米管信号放大作用电化学检测甲基化酶活性利用单壁碳纳米管的信号放大作用发展了一种高灵敏而又简便的测定甲基化酶活性的电化学方法。首先将含Dam MTase特异性识别序列和甲基化敏感的限制性内切酶位点的双链DNA修饰在金电极上,当Dam MTase和Dpn Ⅰ内切酶存在的时候,识别序列先后被甲基化以及切割成单链DNA,从而使单壁碳纳米管可控吸附到修饰电极上。而没有Dam MTase存在的时候,双链DNA因没有甲基化而不能被Dpn I切割,单壁碳纳米管不能沉积在电极上。而沉积在电极上的单壁碳纳米管可以加速电极和电活性物质之间高效率的电子转移,产生高的法拉第电流,电流大小与Dam MTase浓度相关。由于单壁碳纳米管的信号放大作用, Dam MTase的线性响应浓度范围为0.1U/mL至1.0U/mL,检测限为0.04U/mL。该方法简便,灵敏,为非放射性检测甲基化酶活性提供了一种新的方法,并且可以实现对甲基化酶抑制剂的筛选。叁、基于二茂铁衍生物修饰的单壁碳纳米管电化学检测T4多聚核苷酸激酶利用钛离子的介导作用以及二茂铁修饰单壁碳纳米管的信号放大作用,发展了一种新型的用于检测T4多聚核苷酸激酶活性(PNK)以及抑制剂作用的电化学传感器。首先将作为T4PNK底物的3'-HS-DNA通过金-巯键作用自组装到金电极上,利用修饰有大量二茂铁的单壁碳纳米管产生和放大电化学信号。当ATP存在时,T4PNK将电极上底物DNA的5’端羟基磷酸化,产生的5’端磷酸基团在Ti4+的连接作用下,负载5'-PO4-DNA和二茂铁的单壁碳纳米管沉积到电极表面而产生强烈的电化学信号,其电流强度与T4PNK活性成正比,可检测到0.01UmL-1的T4PNK。该方法为研究蛋白质和核酸之间的相互作用及激酶活性测定提供了一个通用性平台。四、半支莲提取液生物合成金纳米颗粒及其在电化学上的初步应用采用半支莲提取液作为还原剂细胞外合成了金纳米颗粒,并实现在电化学上的初步应用。首先将金离子置于半支莲提取液溶液中,可以观察到金离子迅速被还原,在溶液中形成金纳米颗粒,通过紫外-可见吸收光谱表征合成的金纳米颗粒,发现在540nm处有明显的特征峰。透射电子显微镜(TEM)分析表明,合成的颗粒分散性良好,大小在5-30nm。在此基础上,将合成的金纳米颗粒用于修饰玻碳电极,结果表明以半支莲提取液作为还原剂合成的金纳米颗粒能够很好的提高对硝基酚和电极之间的电子传递速率。五、基于MCM-41负载联吡啶钌的电致化学发光传感器研究利用静电吸附作用将联吡啶钌[Ru(bpy)32+]负载到制备好的巯基化MCM-41型介孔二氧化硅纳米颗粒,通过金巯键修饰方法,将负载有Ru(bpy)32+的MCM-41成功固定在金电极表面,发展了一种基于MCM-41负载联吡啶钌的电致化学发光传感器。研究了基于MCM-41负载Ru(bpy)32+的电致化学发光传感器的电化学以及电致化学发光行为。基于叁聚氰胺与增敏剂叁正丙胺的氨基结构类似性,将MCM-41负载Ru(bpy)32+的电致化学发光传感器初步应用于叁聚氰胺的检测,获得了良好的检测效果,为叁聚氰胺的检测提供了一种快速、简便的方法。同时,该研究为Ru(bpy)32+在电极表面的固定化提供了新的思路。六、基于类分子信标DNA和连接酶高灵敏电化学检测ATP结合连接酶和类分子信标DNA发展了一种高灵敏电化学检测ATP的方法。该方法在没有ATP的情况下,固定在电极表面的类分子信标DNA上5’端的生物素靠近电极表面,阻碍了溶液中电子的有效传递。当加入ATP之后,连接酶被激活,类分子信标DNA的茎环结构被打开,阻塞物远离电极表面,形成离子通道,电化学信号明显的增大。在最优实验条件下,ATP的线性检测范围为0.1-1000nM,最低检测限为0.05nM,而且该方法还具有很好的选择性,能够很好的区分ATP类似物UTP,CTP和GTP。除此之外,该方法也可以用于水样中大肠杆菌的检测,检测的响应范围为103-107cfu/mL。
刘玉良[4]2006年在《动态光谱法血液成分无创检测初步研究》文中研究表明近红外光谱法血液成分无创检测是生物医学检测领域尚未攻克的前沿课题之一。当前国内外研究重点在于血液成分含量低导致的信号相当微弱和活体测量受到干扰因素众多。本课题利用人动脉血液固有的脉动特性,在光电脉搏波描记法(PPG)的基础上,研究了能够去除大部分个体差异和部分测量条件影响的动态光谱法,并搭建了试验平台。论文的主要研究内容包括:首次系统地研究了用于血液成分无创检测的动态光谱法,阐明了动态光谱法消除个体差异和部分测量条件影响的原理及两种获取途径-时域分光法和空域分光法。通过实验获得了纯净的动脉血液吸收光谱。完成基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic Tunable Filter AOTF)的动态光谱测试平台设计。完成了AOTF的性能验证试验。提出了耳垂组织光学传输模型并完成了组织中能量的传输与分布规律研究及检测传感器设计。利用相关双采样技术(Correlated Double Sampling CDS)去除微弱光检测的背景噪声。采用精密的IVC102U互阻抗放大器,实现微弱电流信号转变成为电压信号。利用MSC1212单片机自带的24位Σ-ΔADC实现高精度的微弱信号采集。利用基于状态图工具箱(Stateflow)的软件代码自动生成技术完成了单片机系统软件设计。把小波模极大值法和小波变换方法相结合对光电脉搏波奇异性进行处理。采用基于相干平均的脉搏波特征参数重构法对光电脉搏波信号滤波,抑制光电脉搏波中的呼吸干扰,获取较高的幅值检测精度。最后把传统的统计估值方法和统计平均方法相结合,剔除含有粗大误差的动态光谱斜率奇异点,提高了动态光谱检测精度。对离体血液近红外光谱相对光程长变化的非线性特征进行定性定量分析。研究多光程长光谱同时建模方法,并分别用模拟溶液样品和人血液样品进行多光程长建模实验研究,解决多组分成分预测时不同组分对应最佳光程长难以取舍的问题,提高了校正模型的预测精度。动态光谱法为近红外光谱技术应用提供了一个全新的思路,使患者有希望彻底抛弃成本高、易感染的有创检测方法,具有广阔的应用前景。本文的研究成果为动态光谱法血液成分无创检测研究奠定了初步的理论和实验基础。
参考文献：
[1]. 人血红细胞光散射研究及蒙特卡罗仿真[D]. 杨静. 重庆大学. 2004
[2]. 蒙特卡罗法在人体红细胞光散射研究中的应用[J]. 杨静, 郭永彩, 高潮, 张旭东. 重庆大学学报(自然科学版). 2005
[3]. 基于纳米材料信号增强的电化学生物传感器研究[D]. 王永红. 湖南大学. 2012
[4]. 动态光谱法血液成分无创检测初步研究[D]. 刘玉良. 天津大学. 2006