最新消息

生物医学光子学

糖果派对彩金四个Grand/研究方向2011-10-28 16:04:00来源:华南师范大学评论:0点击:收藏本文

背景
    生命健康问题仍将是21世纪科学探索的热点,本世纪也将是生命健康相关技术的高度发展期。在科学技术高度发展的今天,在众多领域一个问题的解决往往需要借助多个领域的知识渗透和技术融合,多边学科交叉已然是科学界的一大趋势。作为科学界的关注焦点,生物医学学科自然与很多其他学科都有着交叉融合,衍生了众多新兴科学领域。光学,凭借着它渊源的历史积淀和无损、无害、高灵敏、高分辨率、高效等众多特异优势,迎来了它的第二个春天近十年引起了科学界众多领域的广泛关注和研究,由先进的光学技术和生物医学技术交叉结合形成的生物光子学日益成为当今生命医学研究领域的热点。

2013225234414258.jpg

    生物光子学是一门将光学/光子学和生物学/医学两大领域相互融合、整合渗透而形成的前沿交叉学科,它是光学/光子学和生物科学/医学的延伸,为这两大领域各自带来了全新的知识和技术革新。一方面,先进的光学/光子学领域的技术作为工具被应用到生物医学领域,为生物医学解决难题提供很好的技术服务(光学成像/传感、光学诊断等);另一方面,生物医学领域的热点研究也给光学/光子学这个领域带来了新思路新发展(激光介质、光通信通道等)。在本课题研究组中,我们主要侧重前者即先进的光子学技术在生物医学领域的应用研究,试图为人类医学健康的诊断治疗提供更多更先进的技术。
    和传统的方法和技术相比较,光学/光子学技术有着得天独厚的优势:

  1. 无接触,不直接接触组织不会对生物样品造成直接损伤而且这个优势还为实际技术操作提供更多空间和便利;

  2. 无害,在光学技术中常采用可见光和近红外照明它们不具有离子辐射等危害;

  3. 由于光波或光子具有波长、光强、偏振、相位、发光寿命、动量、动能等大量的表征物理量,利用它作为测量信息的载体具有非常丰富的信息量,而且灵敏度也非常高;

  4. 光学技术时间响应快,比声波或电子线路等技术有着更快的响应速度;

  5. 可测样品尺寸范围大:从肉眼可观测样品到纳米(1 nm = 10-9 nm)量级的生物结构,具有超高分辨的能力,可以监测分子甚至原子尺寸水平的生物事件;

  6. 光学/光子学技术可以和其他领域的(电子学、声学、计算机等)技术相结合为生物医学提供更多的机会。正是因为光学/光子学技术具有如此安全、方便、高效的特点,使得它在与生物医学相结合的过程中充满着发展机遇,具有很好的科研价值和潜在的应用前景。

研究方向
    主要从事光学生物成像、光学生物传感、光学生物治疗和光学生物操控方面的应用研究。

    具体包括:
 

2013225234551304.jpg


 

l       基于光学脑功能成像的心理学研究

    近红外红(波长700-1000 nm)对人体组织无损且有良好的穿透性。将光照射在头皮表面并接收出射的光信号,可以获取脑皮层的光学参数信息。通过物理模型将光学参数转化成皮层血氧代谢参数,完成对皮层神经活动的测量及成像。应用于脑神经科学,精神科学,生理心理学,康复及人机控制。

l       血氧成像

    活    体组织血氧代谢过程中的含氧血红蛋白(HbO)及脱氧血红蛋白(Hb)对光有不同的吸收谱, 利用2个(或以上)波长照射组织,分析漫反射回的光信号获得HbOHb的浓度关系,从而实现血氧饱和度的测量及成像。临床应用于缺血组织的监测及评价,监测伤口的愈合过程,及晚期糖尿病人截肢位置的判断。

l       先进光学纳米材料介导的生物应用

    金属纳米颗粒具有非常特异的光学特性(很强的光吸收和光散射),而且光学特性随着尺寸、形状可调谐;稀土掺杂的上转换发光纳米颗粒可以在低能量(长波长)光子的激发下发射高能量光子,达到能量上转换的特异效应。本课题组里将这些先进的光学纳米材料进行前沿的生物医学应用研究。

l       现代光学生物显微成像

    主要基于飞秒激光器产生非线性效应可以提供具有分子特异性的拉曼光谱、荧光光谱等信号,主要包括相干反斯托克斯拉曼散射成像(coherent anti-Stokes Raman scatteringCARS)、受激拉曼散射成像(stimulated Raman scatteringSRS)、多光子荧光成像、二次谐波成像、荧光寿命成像和泵浦-探(pump-probe)测成像技术等。

l       生物医学光子学临床研究

    利用气体在散射介质中的吸收光谱GASMAS, gas in scattering media absorption spectroscopy)技术和光致超声技术(photoacoustic)的人体含气器官的疾病诊断,包括鼻窦炎、中耳炎和早产婴儿疾病等;使用新型药物进行荧光成像引导的光动力治疗(Photodynamic therapy)技术研究,实现对皮肤癌的临床诊治。

l       食品医药光学检测仪器开发

    基于拉曼光谱技术的食品安全、医药安全检测仪器的开发;基于血氧成像的仪器设备开发?

 

标签:#光子学 #生物 #医学