基于长余辉纳米粒子的荧光成像技术研究

发布时间：2021-04-08 00:34

　　荧光分子成像技术以无电离辐射、成像过程简单、成像时效性高、成本低等优势广泛的应用于生物活体成像的研究中。但是目前荧光成像存在一些问题:在激发荧光成像时,由于生物组织的自体荧光现象和激发光信号的残留造成较大背景噪声,严重影响信号的采集和定量分析。自发光成像虽然没有激发光带来的背景噪声的干扰,由于自发光信号比较微弱,会对生物成像质量造成一定的影响。本文选用具有较长荧光寿命和较强发光强度的长余辉材料,来解决传统荧光成像的不足之处,实现“免激发”生物发光成像。本文研究的主要内容如下:第一,设计搭建了用于长余辉成像的荧光成像系统,从系统设计、各模块选型、数据采集和图像预处理方面展开。该系统不仅可以完成长余辉成像实验,同时还可以开展透射激发荧光成像以及生物自发光成像实验。对系统的性能展开测试,通过分析成像系统总的噪声模型,探究成像过程中噪声的来源并制定相应的解决方案。根据系统的组成,设定了荧光成像系统数据采集分析的使用流程,并针对本荧光系统研究分析可以提高成像质量的优化方案。第二,对长余辉材料的粒径和水溶性进行相应的改善,使其能够满足生物成像的要求,并对其进行了相关光学性质的测试分析。通过和Cy5... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三种不同长余辉发光材料激发后的发光图像

有利于生物医学应用[24]。文中还证明了可以在体外培养细胞吞噬这些子，然后通过静脉注射，可以追踪标记细胞在体内的活动，并跟踪他们的生物开启了细胞治疗研究的新视角和各种诊断应用。2016 年华南理工大学 W.B.Dai 等人研发出一种可以应用于多模态的纳米颗粒3@mSiO2/ZnGa2O4:Cr3+,Bi3+（ZGOCB），证明了该材料可以在光学和磁共振，为持续发光材料在多模态成像方面的发展奠定了良好的基础。图 1.2 为肿瘤射纳米粒子（ZGOCB）后活体成像[48]。长余辉发光材料的研究大多数是基于材料制备层面的，提升材料制作工艺，从材料的质量和性能。自 2007 年以后少数科研团队少数科研团队展开了一些关辉材料生物方面的研究，不断改进材料的制作工艺，通过使用不同的基材料和同的稀土元素不断地改进近红外长余辉材料的性能。但目前大部分研究还停留层面，长余辉荧光成像层面的研究相对较少，尤其是跟传统探针性能比较以及内荧光断层成像方面的相关研究还较少，需要具体验证无背景荧光材料能给荧带来的优势，量化对成像质量带来的提升。

荧光成像系统按照成像方式分为平面成像和断层成像。平面成像只能够检测多个深度的信号叠加，图像的分辨率比较低，信号强度与成像深度是非线性的，定量比较困难。断层成像可以通过图像重建获得成像目标的深度信息，克服平面成像的不足之处。早期成像系统多采用光纤接触式，后来为了降低系统复杂性，发展为非接触式成像系统简化了实验装置，但是在成像过程中存在成像系统避光性能差、器官移位和成像时间较长的问题，针对不足的问题，设计搭建了新的成像系统。2.2 荧光成像系统整体设计为了更有效的展开光学成像方法和重建算法的研究，针对成像实验的需求，搭建了荧光成像系统，为了满足不同模式的成像需求，本系统拥有两种激发模式，分别是点光源透射激发和面光源反射激发，同时能够完成生物自发光成像。根据成像系统的组成，把成像系统分为两大部分，分别是硬件系统部分（激发模块、控制模块、采集模块）和软件部分（数据处理模块）。系统的组成如图 2.1 所示：


本文编号：3124501