基于長余輝納米粒子的熒光成像技術(shù)研究

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1、碩士學(xué)位論文＿１基于長余輝納米粒子的熒光成像技術(shù)研究作者姓名鞏玉珠學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱朱守平教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱池峰高工申請學(xué)位類別工程碩士學(xué)校代碼10701學(xué)號1512122920分類號R318密級公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于長余輝納米粒子的熒光成像技術(shù)研究作者姓名：鞏玉珠領(lǐng)域：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)位類別：工程碩士學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱：朱守平教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：池峰高工學(xué)院：生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院提交日期：2018年5月StudyonPersistentLuminescentNanoparticle-basedFluorescenceImagingTe

2、chnologyAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinBiomedicalEngineeringByGongYuzhuSupervisor:ZhuShoupingTitle:ProfessorSupervisor:ChiFengTitle:SeniorEngineerApril2018摘要摘要熒光分子成像技術(shù)以無電離輻射、成像過程簡單、成像時效性高、成本低等優(yōu)勢廣泛的應(yīng)用于生物活體成像的研究中。但是目前熒光成像存在一些問題：在激發(fā)熒光

3、成像時，由于生物組織的自體熒光現(xiàn)象和激發(fā)光信號的殘留造成較大背景噪聲，嚴(yán)重影響信號的采集和定量分析。自發(fā)光成像雖然沒有激發(fā)光帶來的背景噪聲的干擾，由于自發(fā)光信號比較微弱，會對生物成像質(zhì)量造成一定的影響。本文選用具有較長熒光壽命和較強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度的長余輝材料，來解決傳統(tǒng)熒光成像的不足之處，實現(xiàn)“免激發(fā)”生物發(fā)光成像。本文研究的主要內(nèi)容如下：第一，設(shè)計搭建了用于長余輝成像的熒光成像系統(tǒng)，從系統(tǒng)設(shè)計、各模塊選型、數(shù)據(jù)采集和圖像預(yù)處理方面展開。該系統(tǒng)不僅可以完成長余輝成像實驗，同時還可以開展透射激發(fā)熒光成像以及生物自發(fā)光成像實驗。對系統(tǒng)的性能展開測試，通過分析成像系統(tǒng)總的噪聲模型，探究成像過

4、程中噪聲的來源并制定相應(yīng)的解決方案。根據(jù)系統(tǒng)的組成，設(shè)定了熒光成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集分析的使用流程，并針對本熒光系統(tǒng)研究分析可以提高成像質(zhì)量的優(yōu)化方案。第二，對長余輝材料的粒徑和水溶性進(jìn)行相應(yīng)的改善，使其能夠滿足生物成像的要求，并對其進(jìn)行了相關(guān)光學(xué)性質(zhì)的測試分析。通過和Cy5.5的對比實驗，發(fā)現(xiàn)基于長余輝材料的熒光成像具有較高的成像分辨率和信噪比?；陂L余輝熒光材料開展了動態(tài)熒光成像實驗，結(jié)合藥代動力學(xué)模型分析其代謝過程，結(jié)果表明長余輝動態(tài)熒光成像能夠量化代謝過程。第三，結(jié)合擴(kuò)散光學(xué)斷層重建技術(shù)與長余輝熒光成像的特點，提出了單角度長余輝熒光斷層成像方法。為解決重建問題的病態(tài)性，提出了一

5、種稀疏約束的正則化正交匹配追蹤算法，獲得了良好的重建效果。單角度長余輝熒光斷層成像，結(jié)合CT掃描的結(jié)構(gòu)影像，可以獲得長余輝納米粒子在小鼠體內(nèi)的三維分布。仿體和活體實驗表明該方法優(yōu)于傳統(tǒng)熒光斷層成像。關(guān)鍵詞：長余輝，成像質(zhì)量，熒光成像，擴(kuò)散光學(xué)斷層成像IABSTRACTABSTRACTFluorescencemolecularimagingtechnologyhasbeenwidelyappliedinthestudyofbiologicalinvivoimagingwiththeadvantagesofnon-ionizingradiation,simpleimagingproc

6、ess,highimagingtime-effectiveness,andlowcost.However,therearesomeproblemsinfluorescenceimaging.Whenfluorescenceimagingisperformed,backgroundnoiseiscausedbyautofluorescenceofbiologicaltissuesandtheresidualoftheexcitationlightsignal,whichseriouslyaffectssignalacquisitionandquantitativeanalysis.

7、Althoughself-luminousimagingdoesnotinterferewithbackgroundnoisecausedbylightexcitation,self-illuminationsignalsarerelativelyweak,whichwillhaveacertainimpactonthequalityofbioimaging.Inthispaper,persistentluminescentmaterialswithlongerfluoresce