太赫兹技术在医药领域的应用研究

发布时间：2017-07-31 12:39

  本文关键词：太赫兹技术在医药领域的应用研究

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【摘要】：太赫兹(Terahertz, THz)技术是近年迅速发展起来的一种新兴的光谱技术,日益受到了科学界与工业界的重视,在航空航天、安全检查、医学等领域展现了巨大的潜在应用价值,尤其在医学领域的应用已成为重要的研究方向之一。其中,许多生物大分子的振动能级正好落在THz波段范围,THz技术可以有望成为生物大分子的鉴别和各种产品质量检测的有效手段。并且,太赫兹电磁波可以穿透生物组织,其能量又远小于X射线不会对生物样本造成电离,对癌变组织有一定的特征,因此,太赫兹成像技术在癌变组织的诊断治疗与生物组织无损检测方面有广阔的应用前景。 本论文主要介绍了太赫兹技术在医药领域的应用研究,包括氨基酸手性的表征、化合物类药物物理形态的鉴定以及癌症肿瘤组织的诊断等三个方面,具体工作如下： 首先,在室温下利用光电导太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统检测了13种氨基酸左右旋异构体的THz光谱,其中组氨酸、异亮氨酸和丝氨酸的异构体间有差异明显的THz光谱,可以直接用来作为异构体间的鉴定依据。 其次,对来自不同厂家的不同形态的阿奇霉素进行THz光谱检测,发现进口较纯的阿奇霉素干混悬剂在1.46THz、1.84THz和2.40THz处有特征峰,国产的阿奇霉素胶囊、片与分散片在附近也有对应的特征峰,其中分散片的特征峰最不明显,这是因为在生产工艺中分散片需溶于水,从而影响了其分子构型与构象。另外,还对不同浓度的阿奇霉素／聚乙烯片做了光谱检测研究,发现在1.45THz和1.83THz处浓度与吸收强度呈现线性正相关的关系,1.83THz处更为明显,因此可测量不同浓度的样品后根据测量的结果反向推测出有效成分的浓度,从而对药品的质量进行鉴定。 最后,分别对肝脏和肺的正常与肿瘤组织做了太赫兹光谱检测与太赫兹成像研究,通过肝脏的光谱检测与成像实验总结出相关经验,使得肺癌组织成像实验得到了明显的效果,并且发现肺癌肿瘤组织的THz成像在1.0THz～1.75THz范围内频率位置成像时能够明显的区分出正常组织与肿瘤组织,并且在选择范围内频率位置越高成像的分辨率越高。
【关键词】：太赫兹时域光谱 太赫兹成像 氨基酸 阿奇霉素 肝癌 肺癌
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.51;O441
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 太赫兹技术在部分医学领域的发展状况12-15
• 1.2.1 氨基酸检测与鉴定的太赫兹研究状况12-13
• 1.2.2 太赫兹技术在化合物类药物中的发展状况13-14
• 1.2.3 太赫兹技术在肿瘤诊断方面的发展状况14-15
• 1.3 论文的主要研究工作15-17
• 2 太赫兹技术基础理论与实验原理17-31
• 2.1 THz技术理论概要17-22
• 2.1.1 THz电磁波的产生17-20
• 2.1.2 THz电磁波的探测20-22
• 2.2 太赫兹时域光谱系统22-25
• 2.2.2 光电导太赫兹时域光谱检测实验系统23-24
• 2.2.3 晶体光谱检测实验系统24-25
• 2.3 实验样品光学常数提取的原理25-26
• 2.4 太赫兹成像系统及原理26-31
• 2.4.1 太赫兹成像系统的组成26-27
• 2.4.2 成像分辨率27-28
• 2.4.3 成像显示模式28-31
• 3 13 种氨基酸左右旋异构体的太赫兹光谱检测31-44
• 3.1 样品介绍31
• 3.2 样品制备与实验步骤31-34
• 3.1.1 样品制备32-33
• 3.1.2 实验过程33-34
• 3.3 实验结果与分析34-44
• 3.3.1 异构体间差异明显的氨基酸的THz吸收谱34-37
• 3.3.2 异构体间差异较小的氨基酸的THz吸收谱37-40
• 3.3.3 异构体间几乎没有差异的几种氨基酸的THz吸收谱40-44
• 4 不同形态的阿奇霉素药物的太赫兹光谱检测44-50
• 4.1 样品介绍与实验44-45
• 4.1.1 样品介绍44-45
• 4.1.2 样品加工与实验45
• 4.2 实验结果与分析45-50
• 4.2.1 阿奇霉素干悬混剂、胶囊、片与分散片的THz光谱45-48
• 4.2.2 阿奇霉素含量的测定48-50
• 5 太赫兹技术在恶性肿瘤方面的应用研究50-66
• 5.1 样品介绍与加工50-52
• 5.2 不同厚度肝脏恶性肿瘤的THz光谱检测52-55
• 5.3 0.5MM肝脏恶性肿瘤组织的THz成像55-60
• 5.3.1 实验过程55-57
• 5.3.2 0.5mm厚度肝脏肿瘤组织的THz光谱检测57-58
• 5.3.3 0.5mm厚度肝脏肿瘤组织的THz图像重构58-60
• 5.4 肺癌肿瘤组织的THz成像60-66
• 5.4.1 肺癌肿瘤组织的THz光谱检测61-63
• 5.4.2 肺癌肿瘤组织的THz成像研究63-66
• 6 结论66-68
• 参考文献68-71
• 索引71-74
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果74-76
• 学位论文数据集76

【参考文献】

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本文编号：599237