华南师范大学硕士论文答辩PPT模版.ppt
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1、2012年度硕士论文答辩,论文题目:肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像 学位申请人:罗冬梅 专业名称:光学 研究方向:生物组织的二次谐波成像 所在院系:生物光子学研究院 导师姓名和职称:金鹰 副教授 2012.06.04,contents,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,SHG于1961年首次被Franken发现: 当两个具有相同基频的光子同时与具有非对称结 构的样品相互作用时,散射产生恰好双倍于激发 频率的二次谐波光信号(半波长,双倍能量)。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,研究背景和内容,实验原理、
2、装置和流程,DNA样品的SHG成像结果,讨论,总结和展望,SHG成像特点 对生物组织无光损伤和光致毒。 SHG具有高度的方向性。 无需外源性标定物即可实现成像。 SHG显微成像不受前向发射性质的限制,可以与其它显微 成像装置联合成像,如TPEF、OCT等联合使用,进行成像 比较,实现信号互补。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,SHG在生物学领域的应用,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,研究内容: 利用TPEF/SHG光谱学成像技术对不同DNA样品进行检测,来获取 DNA样品(基因组DNA溶液、细胞核提取物以及培养细胞的细胞核) 的S
3、HG信号并进行高解析度成像。在实验结果的基础上通过对培养细 胞添加少量的乙醇(体积比小于5% )可以得到SHG信号。 在此基础 上,探讨乙醇对DNA构象的影响。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,介质在强激光作用下,电极化强度与入射辐射的 场强E之间的关系可以表示为: P= (1) E + (2) E2+ (3) E3 (1)是介质的一阶线性极化率; (2)和 (3)分别表示介质的二阶、三阶非线性极化率; (2)E2正是二次谐波和双光子荧光激发等二阶非线性光学产生的根源。 SHG的产 生与介质的二阶非线性极化率的存在率有关,(2)不为零。(2)与材料本身的特性有关
4、 ,它反映了分子的中心对称性、介质分子排列和取向等细微结构。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,研究背景和 内容,实验原理、装置和流程,DNA样品的SHG成像结果,讨论,总结和展望,二次谐波的产生条件: (1)非中心对称结构 (2)相位匹配,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,相位匹配 传播中的基波和不断产生的倍频极化波之间保持相位一致,相互干 涉,当相位完全匹配时产生的二次谐波输出功率最大。实际上就是 要求入射光与二次谐波倍频光在介质中的折射率相等(即传播速度 相同)。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,
5、钛宝石飞秒激光器发出的超短 脉冲激光通过声光调制器后到达双光 子激光扫描显微镜作为激发光,经过 主二向色性光束分束器由油浸物镜聚 焦到样品上,样品在基频光激发下产 生背向二次谐波再经油浸物镜收集, 经过红外光束滤色片滤除漫反射的基 频光后将激发光输送到META探测, 由探测器探测后转变为电信号传输至 计算机。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,人肝癌细胞系BEL-7420购于中国科学院上海生命科学研究院细胞资源中心。,细胞传代培养,基因组DNA、细胞核的提取,SHG成像,培养肿瘤细胞提前一天接种于共聚焦显微镜专用培养皿,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)
6、的非线性光谱学成像,基因组DNA溶液的发射光谱,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,研究背景和 内容,实验原理、流程和装置,DNA样品的SHG成像结果,讨论,总结和展望,细胞核提取物的成像与光谱,基因组DNA溶液的发射光谱,细胞核提取物的发射光谱,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,培养细胞的SHG/TPEF成像,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,结论: 基因组DNA和细胞核提取物DNA均能产生SHG信号,且 细胞核提取物的SHG/TPEF信噪比明显高于基因组DNA的 SHG/TPEF信号。 常规状态下几乎观
7、测不到来自培养细胞的细胞核核区的SHG信号。通过在培养基中添加少量无水乙醇(体积比小于5%),可以在培养细胞的细胞核区域检测到SHG信号。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,DNA产生二次谐波的原因: (1)DNA由核苷酸分子构成,核苷酸是手性分子,满足非中 心对称结构; (2)DNA的反向平行的双螺旋结构在一定的电场激发下,能 够实现相位匹配,满足产生SHG的产生条件。,肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像,研究背景和内容,实验原理、流程和装置,DNA样品的SHG成像结果,讨论,总结和展望,在真核细胞中,DNA以非常致密的形式存 在于细
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