硕士论文答辩模版ppt课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,讨论,4,研究背景和内容,1,实验原理、装置和流程,2,DNA,样品的,SHG,成像结果,3,总结与展望,5,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,S,HG,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、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,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,SHG,在生物学领域的应用,SHG,成像技,术的应用,肌动球蛋白,胶原蛋白,微管蛋白,结构蛋白,白成像,细胞核（,DNA,）,SHG,成像,线性染色体,鲱鲸鱼细胞核,DNA,前列腺癌细胞核,糖元,淀粉,纤维素,手性结构的分子,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,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,SHG,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,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,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),E,2,+,(3),E,3,(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),E,2,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,，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,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,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,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,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,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,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,）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,基因组,DNA,溶液的发射光谱,404nm,处的波峰来自于,SHG,信号。,639nm,处的波峰来自,卟啉及其衍生物的,TPEF,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,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,图像显示肝癌细胞核提取物具有很强的二次谐波信号。,基因组,DNA,溶液的发射光谱,404nm,处有很强的,SHG,信号。光谱图显示细胞核,提取物的,SHG/TPEF,信噪比较基因组,DNA,的高。,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,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,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,添加了乙醇的肝癌细胞的二次谐波,双光子成像明显强于未添加乙醇的肝癌细胞的二次谐波,双光子成像。,常规培养状态下无,SHG,当添加一定量的乙醇后（体积比,5%,）后，出现,SHG,。,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,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,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,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,在于细胞核中；,基因组,DNA,是以线性双链的形态的存在于,溶液中，,DNA,致密程度远低于细胞核,DNA,。,基因组,DNA,的,SHG/TPEF,信噪比低于细胞核,DNA,的原因：,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,在细胞中,DNA,主要以,B,型构象存,在，也包括,Z,型和,A,型构象。,乙醇诱导,DNA,构象发生改变,对于添加酒精后培养细胞中出现,SHG,信号，我们推测是由于乙醇的加入改变了培养细胞,DNA,的分子构象，导致,DNA,的某些光学特性发生了变化，从而引起,SHG,的产生。,DNA,构象影响因素：,（,1,）溶剂极性；（,2,）介电常数；,（,3,）粘度；（,4,）离子浓度,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,当加入乙醇到,DNA,溶液中，使得溶液中,水活性降低，致使结合到,DNA,上的水分子,数减少，原来被水分子支撑而伸展的,DNA,沟槽收缩，大沟槽变得更窄更深，小沟槽,变得更宽更浅，使得,DNA,整体外形变得更,短，从而导致,DNA,构象由,B,型向,A,型转变，,这种转变将改变双螺旋结构中大沟槽和小,沟槽的氢键类型。,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,DNA,随着乙醇浓度的增大稳定性会降,低，推测当加入乙醇到培养的细胞中，乙,醇小分子会通过核孔进入到细胞核内，致,使,DNA,的稳定性降低从而使,DNA,与蛋白质,的结合松散，使双链处于较松散的状态，,有利于,DNA,与,RNA,结合致使构象发生改变。,松散状态的,DNA,DNA,与,RNA,结合,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,反射式背向二次谐波信号强度由以下公式决定：,由上式可知二次谐波信号强度与介质的二阶非线性极化率有关。,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,二阶非线性极化率又与材料本身的特性有关：,它反映了介质分子的中心对称性、介质分子排列和取向等细微结构。,推测有可能乙醇的加入造成的,DNA,构象的转变使得,DNA,分子的二,阶非线性极化率,(2),发生变化，继而导致介质的二次谐波加强，实验结,果再次说明了二次谐波对生物组织的微观结构的变化极其敏感。,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,在活细胞中，由于细胞本身不满足非中心对称结构，每个核苷酸,分子产生的二次谐波相互叠加抵消使得我们在实验中并未观测到,SHG,的产生。,当加入乙醇分子后，,DNA,分子表面的电荷特性发生改变以及分子,的螺旋构象形态发生改变，使得每个分子在同样入射光的的激发下所产,生的超极化强度与之前相比发生改变，在我们观察的生物组织区域内，,所有的二次谐波相位一致而相互干涉加强，满足相位匹配原理，使得我,们在加入乙醇后观察到了,SHG,。,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,由此，反推基因组,DNA,和细胞核提取物中,SHG,的产生，,由于在提取这两种物质的过程中添加了乙醇，乙醇的加入,也会影响,DNA,的构象，对二次谐波的产生和增强造成一定,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,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