醉心科研致力于激光和生物化学的前沿——记暨南大学生命科学技术学院蔡继业教授
未来生物学发展中的几个前沿研究热点
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题 显 然不 容 易 找 出 胞 间通 讯 的 基 本规 律 与 机 制 比 如 对 于 由 多 细 胞 组 成 的 哺 乳动 物 尤 其是 人 当 外 界 信 号 主 要 是 光 电 信 号 光 声 信 号 这些 都 属 能 量 的范 畴 和 物 质 与 细 胞产 生 力 的 作用 作用 于 大 脑 大 脑 的 神 经 细 胞 又 叫 神 经元 能 在 几 个 纳 秒 或 微秒 的 范 围 内 作 出 反 应 并将 这 一 反应 作 为 一 种 指 令 传 递到 躯 体 的 相 应 部 位 以 作 出 应 答 整 个 传 递 过程 仍 在 微秒 到 几十 分 之 一 秒 内 这 么 快 的 速度 下 仅 用 胞 间 连接 来 说 明 其 通 讯 机 制 显 然 是 解 释
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一 细 胞 通 讯 机制 的 研 究
一个 功 能 正 常 的 活细 胞 无 论是 原 核 的 还 是 真 核 的 均 像一 座运 转 良好 的 城 市 其 内 部 一刻 也 不停 地 有 条不 紊 地进 行 着 各种 生 物 化学 反 应 参
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部 环 境 因 子 决 定 或 者 两 者 兼有 基 因 是 否 表 达 及 表 达 的 程 度 完 全取 决 于 外 界 环 境 变 化 的 需 要 和 胞 内 生 命 活 动 的 需 求 由 此 基 本 过 程 我 们 不 难 认清
光镊技术在单细胞分离中的应用
光镊技术在单细胞分离中的应用随着生物技术的飞速发展，单细胞分离成为了分子分析和功能研究的基础。
而光镊技术则成为了实现单细胞分离的重要手段之一。
光镊技术，即利用激光束产生的电磁场对物质进行捕捉或操纵。
本文将探讨光镊技术在单细胞分离中的应用。
一、光镊技术的基本原理光镊技术基于物质与电磁场的相互作用。
激光束在空间中产生电磁场，将物质吸引或排斥，实现对物质的精确捕捉和操纵。
光镊技术中常用的激光是Nd:YAG激光，其波长为1064纳米，能够穿透许多生物材料。
通过控制激光束的强度、位置和形状，可以实现对细胞和分子的高效、精确操控。
二、光镊技术在单细胞分离中的应用1. 单细胞分离单细胞分离是生物医学研究中最基础的研究方法之一。
其重要性在于研究某些细胞群落中的单个细胞，从而识别细胞类型、分离纯化、测量基因表达和蛋白质活性等。
传统的单细胞分离技术主要有化学和力学方法，但这些方法存在不可避免的细胞损伤和操作难度大的问题。
因此，基于光镊技术的单细胞分离方法成为了研究人员的选择。
通过调整激光束的功率、位置和形状，可以实现对单个细胞的高效、精确的抓取和定位，实现单细胞分离。
2. 单细胞修饰在一些研究中，需要对单个细胞进行特定基因的修饰，以研究其对特定疾病或生理现象的影响。
基于光镊技术的单细胞修饰方法，可以实现对单细胞特定基因的定向修饰。
在激光束作用下，通过光致基因转染和CRISPR/Cas9系统的组合，可以将外源基因和定向核酸酶引入单细胞，完成定向修饰。
3. 单细胞检测在分子分析研究中，对单个细胞分子表达水平的检测非常重要。
基于光镊技术的单细胞检测方法，可以实现对单个细胞的高灵敏度检测。
通过激光束的捕捉和操纵，将单个细胞置于检测区域内，再通过基于PCR或质谱分析等检测方法进行分析，实现对单个细胞分子表达水平的检测。
三、光镊技术在单细胞分离中存在的争议虽然光镊技术在单细胞分离中具有许多优势，但也存在一些争议。
首先，其成本较高，需要高端激光器和高精度的显微镜系统。
生物医学光子学的科学和技术
生物医学光子学的科学和技术生物医学光子学是一个新兴的交叉学科领域，它将光子学和医学相结合，利用光的特性研究生物组织的结构和功能，开发新型的光学技术和设备，为医学健康事业做出贡献。
生物医学光子学领域涵盖的范围很广，包括生物成像、光学治疗、光学诊断、光学生物传感、激光组织切割等多个方面。
本文就对生物医学光子学的科学和技术展开探讨。
生物成像是生物医学光子学领域的核心技术之一，它可以非常精准地观察生物组织的结构和功能。
近年来，一种叫做光学相干层析成像（OCT）的新型光学成像技术受到广泛关注。
OCT利用光的内插模定理，对生物组织进行高分辨率的非接触式成像。
与传统的医学成像技术相比，OCT成像无需使用任何放射性物质，对人体无害，成像结果非常清晰，可用于眼科、皮肤科、外科等多个医学领域的临床应用。
光学治疗是生物医学光子学领域的另一个热门技术，利用光的作用，对生物组织进行治疗。
激光治疗是光学治疗的一种，它目前已经应用于多个医学领域，如眼科、口腔科、皮肤科等。
激光经常被用于疾病的外科手术和治疗，像肿瘤切除、黄斑变性等疾病的治疗都已经通过激光治疗得到解决。
而光动力疗法（PDT）则利用光的能量来刺激药物的分子，并使其释放出有治疗作用的反应物质，有效地治疗了一些肿瘤和其他疾病。
光学诊断是科学家们近期研究的领域。
在生物医学光子学领域，非常重要的一个方面就是光学诊断。
光学诊断是指使用光学技术对疾病进行筛查、诊断和监测。
通过灵敏的光学传感器和数据分析系统，医生可以快速准确地确定疾病的类型和程度。
日前，科学家们利用数字组合与散射技术进行光学诊断。
新技术通过利用散射出的光子在组织内传播的特定路径，对人体内部的细胞、生物分子和化学物质进行测量和分析，具有较高的敏感性和特异性。
光学生物传感是一个新兴的领域，它可以应用光学技术来检测特定的生物分子的存在和浓度。
生物传感器是光学生物传感的关键部分，可以实现对特定分子的高灵敏检测。
光学生物传感器有以下几个特点：首先，具有高选择性和灵敏度，能够非常精确地检测到特定分子的浓度；其次，具有实时反馈性，能够快速响应影响疾病的变化；最后，是无损、实时、高效和可重复性好的特点。
四川省阆中中学校2024-2025学年九年级上学期11月期中语文试题参考答案
阆中中学校2024年秋初2022级期中学习质量监测语文参考答案1.D 【解祈】A项，“瞥”应读作“piē”；B项，“娉”应读作pīn“箴”应读作“zhēn”，“剥”应读作“bō”：C项，“麾”应读作“huī”。
2.A 【解析】B项，“尊”应写作“遵”：C项，“尽”应写作“烬”：D项，“祥”应写作“详”，“雀”应写作“鹊”。
3.B 【解析】B项，“断章取义”指不顾全篇文童或谈话的内容，孤立地取箕中的一段或一句。
该成语为贬义词，此处褒贬不当。
4.D5.A 本题考查中心论点的概括。
通读全文，梳理脉络，分清层次，综合考虑，提取要点，第①至③段引出了“总有一些东西，越久越有力量”的观点。
第④至⑥段分别从“读书的价值”“善良的力量”“吃苦的回报”三个方面论证了文章题目所说的“这些坚持越持久越有力量”，故概括而得“坚持读书，坚持善良，坚持吃苦，越持久越有力量”。
选项A准确概括了这一中心论点。
其他选项要么是文章的具体论述内容，要么是对某一段落的总结，未能全面概括文章的中心思想。
故选A。
6.D 本题考查论证方法的理解。
A.结合第④段画线句“不用着急，要给自己一点时间，因为教育是一坛越陈越香的酒，也是受益终身的一场自我投资。
如果育人像栽树，一年的树丛只能用作柴火，十年的树木却可能成为栋梁”可知，此处把教育比作“越陈越香的酒”，把育人比作“栽树”，此处用“酒”“栽树”来比喻论证“请不要怀疑读书的价值”，因此“引用论证”不对，应是比喻论证，此项表述有误；B.结合第④段画线句“不用着急，要给自己一点时间，因为教育是一坛越陈越香的酒，也是受益终身的一场自我投资。
如果育人像栽树，一年的树丛只能用作柴火，十年的树木却可能成为栋梁”可知，此项应是采用比喻论证的方法，把教育比作“越陈越香的酒”，把育人比作“栽树”。
论证的观点不对，应是“请不要怀疑读书的价值”，此项表述有误；C.结合第④段画线句“不用着急，要给自己一点时间，因为教育是一坛越陈越香的酒，也是受益终身的一场自我投资。
基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像研究
文章编号 2097-1842（2024）01-0150-10基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像研究谭 天1,2，史天悦2，吴长锋2，彭洪尚1 *（1. 中央民族大学 理学院 光子系统工程软件教育部工程研究中心, 北京 100081；2. 南方科技大学 生物医学工程系, 广东 深圳 518055）摘要：生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。
本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。
首先，制备了高效率近红外二区荧光探针，降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。
其次，研究了基于间接波前测量的自适应光学方法，将间接波前整形技术应用于激光扫描共聚焦显微系统中，以实现对生物组织引起的光学像差的测量与补偿，获得生物组织的高信噪比成像。
最后，对基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像系统开展了相关实验。
实验结果表明，本系统对空气平板、散射介质和小鼠颅骨等产生的像差具有良好的补偿效果，最终信号强度较初始值分别提升了1.47、1.95和2.85倍，显著提升了最终的成像质量。
关 键 词：间接波前整形；近红外二区成像；共聚焦成像；活体实验中图分类号：O439 文献标志码：A doi ：10.37188/CO.2023-0070NIR-II fluorescence confocal imaging based onindirect wavefront shapingTAN Tian 1,2，SHI Tian-yue 2，WU Chang-feng 2，PENG Hong-shang 1 *（1. Engineering Research Center of Photonic Design Software Ministry of Education , College of Science ,Minzu University of China , Beijing 100081, China ；2. Department of Biomedical Engineering , Southern University of Science and Technology ,Shenzhen 518055, China ）* Corresponding author ，E-mail : ****************.cnAbstract : Optical aberrations caused by the scattering of biological tissues limit the imaging performance of optical systems. A near-infrared II fluorescence confocal imaging technique based on indirect wavefront shaping was investigated. First, we synthesized a highly efficient near-infrared II range fluorescent probe,收稿日期：2023-04-18；修订日期：2023-05-10基金项目：国家自然科学基金（No. 62175266, No. 62235007, No. 22204070）；深圳市科技计划项目（No. KQTD20170810111314625, No. JCYJ20210324115807021, No. SGDX20211123114002003）；深圳湾实验室开放课题（No.SZBL2021080601002）；广东省先进生物材料重点实验室（No. 2022B1212010003）Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 62175266, No. 62235007, No.22204070); the Shenzhen Science and Technology Program (No. KQTD20170810111314625, No. JCYJ20210324115807021, No. SGDX20211123114002003); the Shenzhen Bay Laboratory (No. SZBL2021080601002);Guangdong Provincial Key Laboratory of Advanced Biomaterials (No. 2022B1212010003)第 17 卷 第 1 期中国光学（中英文）Vol. 17 No. 12024年1月Chinese OpticsJan. 2024where reducing the scattering of biological tissue can realize biopsy imaging with high-contrast. Second, we investigated the adaptive optical method based on indirect wavefront measurement. The indirect wavefront shaping technology was applied to the laser scanning confocal system, enabling the measurement and com-pensation of optical aberrations caused by biological tissues, and obtaining imaging of biological tissues with a high signal-to-noise ratio. Finally, near-infrared II fluorescence confocal imaging system based on indirect wavefront shaping was deployed and relevant experiments were conducted. The experimental results indic-ate that the system effectively compensates for the aberrations induced by air plates, scattering media and mouse skull, and increases the final signal intensity by 1.47, 1.95 and 2.85 times, respectively. As a result, the final imaging quality is significantly enhanced.Key words: Indirect wavefront shaping；near-infrared-II imaging；confocal imaging；in vivo experiments1 引 言高分辨率的光学成像技术一直是推动生物学发展的主要手段，在生物分子解构[1]、光遗传[2]和细胞形态学[3]等方面发挥着不可替代的作用。
生物医学光学的探究
生物医学光学的探究1会议概况工业激光和生物医学光学国际学术会议于1999年10月25~27日在华中科技大学学术交流中心举行。
教授和干福熹院士担任大会主席,来自14个国家和地区的221位代表(境外代表46人)出席了会议。
会议得到美国SPIE的支持,正式出版了会议论文集SPIE(工业激光论文集卜3862和SPIE(生物医学光学论文集关3863.前者共收录论文121篇,其中,国外作者论文13篇;后者共收录论文95篇,其中国外作者论文31篇。
大会特邀了世界激光和生物医学光学领域的着名学者作主题报告,全体大会4个特邀报告,工业激光分会8个邀请报告,生物医学光学分会4个邀请报告,这些特邀报告和邀请报告学术水平高,均反映了当前国内外研究的前沿课题。
2工业激光研究的最新热点在工业激光器领域,由于半导体激光器迅速发展,准连续器件已达到4kw.因此,在许多应用领域均有采用半导体激光器代替传统的气体激光器及固体激光器的发展趋势。
但是,由于半导体激光器目前光束质量较差,作为过渡的发展阶段是大量采用半导体激光器泵浦的固体激光器,其激光输出功率也已达到4kw 级,光束质量获得明显改善。
因此,在世界市场上,1998年固体激光器的销售金额,首次超过了CO:激光器。
据估计,近期激光技术的应用在高功率激光器方面仍然会以COZ激光器和固体激光器为主。
在激光应用领域,除了高功率激光应用以外,国外已经在激光精密加工领域开展了深入的研究工作,如法国利用准分子激光超精密打孔、划线,精度非常高,孔径圆整、光滑,在陶瓷如S13N;,A12O3等方面的精密处理方面已有深人的研究。
本次会议涉及到准分子激光应用的文章有15篇,涉及领域有激光淀积超导薄膜,金刚石薄膜、非晶金刚石薄膜等,激光制备光栅,激光制备纳米颗粒。
我国大陆学者主要把准分子激光用于制备薄膜,台湾大学是用准分子激光制备光栅,法国学者用激光制备纳米颗粒。
可见国外用准分子激光加工开展面比我国广泛。
生物光子学的前景
生物光子学的前景光子学是一种研究光学和光的应用的学科，而生物光子学则是对生物体中的光和生物体与光的相互作用进行研究。
随着现代科技的发展，生物光子学的应用范围和研究领域也越来越广泛，具有广阔的前景。
一、生物光子学在医学上的应用生物光子学在医学方面应用最为广泛。
光子学技术可以帮助医生诊断疾病，提高治疗的精准度，降低患者接受治疗的痛苦，同时也降低了医疗成本。
例子1：光子学在癌症治疗中的应用某些癌症患者在接受治疗时会有疼痛、恶心以及脱发等副作用。
针对这些问题，生物光子学的一种新技术——光动力疗法在治疗癌症中得到了广泛应用。
光动力疗法的原理是利用光学技术的能量引导药物分子或激活特定的细胞来治疗癌症。
通过光动力疗法，医生可以选择性地破坏肿瘤细胞，而不会对其他身体组织造成损伤。
例子2：光子学在眼科医学中的应用生物光子学在眼科医学中的应用也非常广泛，能够帮助医生处理视网膜的疾病和白内障手术等。
例如，利用激光经过晶状体手术治疗白内障是目前最常用的治疗方式。
二、生物光子学在食品安全和环境保护上的应用生物光子学技术也可以用于食品安全和环境保护上。
例如，利用光纤光谱仪检测食品污染物、微量元素或农残等，逐渐替代传统的检测方法，检测成本更低，效率更高，更准确。
同时，生物光子学也可以用于检测水源中的污染物和水质，以及监测大气污染物。
光子学技术还可以用于环保材料等的研究开发。
例子：利用光子学检测病毒污染科学家们利用生物光子学中的洛伦兹微分曲线分析法，来检测在水中的病毒污染。
技术使用一个光源和一个纳米线来制作一种光学感应器，这种感应器可以精确地检测病毒的存在与否。
这种技术能够测定病毒数量从而判断污染的严重性。
三、生物光子学在科研中的应用生物光子学在科研领域也有着广泛的应用。
例如，研究者们可以利用荧光显微镜和激光扫描显微镜等技术来研究有机体内部的分子相互作用和生物过程。
这些技术的发展使得研究者们能够更加深入地探究人类基因、蛋白质和其他重要生物分子的功能。
肿瘤治疗中的光学技术
肿瘤治疗中的光学技术：从原理到应用随着现代医疗技术的发展，治疗肿瘤的方法也变得越来越多样化。
其中，光学技术作为一种新型的治疗方式，受到了越来越多科学家和医生的关注。
这种技术可以通过光线的作用，实现对肿瘤细胞的破坏和杀灭，并且对身体组织的损伤较少，是一种安全有效的治疗手段。
本文将从光学技术的原理、发展历程、以及目前的应用等方面进行探讨。
一、光学技术的基本原理光学技术是通过光线的作用来治疗肿瘤的一种技术。
其基本原理是利用特殊的光源照射肿瘤组织，使肿瘤细胞受到光子的激发，产生一定的生物学效应，从而导致细胞损伤和死亡。
这种技术主要通过选择性热效应、光动力学疗法以及光子冷冻技术等手段来实现。
其中，选择性热效应是光学技术最常用的一种手段。
其原理是利用光线能够被肿瘤细胞更好地吸收和转化成热量的特性，使肿瘤细胞受到破坏和死亡。
二、光学技术的发展历程光学技术的发展历程可以追溯到20世纪80年代。
当时，美国的一位科学家首次将光学技术引入到肿瘤治疗中，并成功地治愈了一名患有头颈部癌症的患者。
此后，这种技术逐渐发展壮大，目前已经成为肿瘤治疗的一种主要手段。
从技术角度来看，光学技术的发展也经历了多个阶段。
在早期，光学技术主要运用于肿瘤细胞的研究中，用于探测和分析肿瘤细胞的分子结构、代谢和生长等方面。
随着技术的不断成熟，光学技术也被应用于肿瘤治疗中，成为一种安全、有效的治疗手段。
三、光学技术的应用目前，光学技术已经成为肿瘤治疗的主要手段之一。
在这方面，有许多的光学技术在肿瘤治疗中得到了广泛的应用。
首先，选择性热效应是光学技术中最常见的一种手段之一。
这种技术可以使肿瘤组织直接受到光线的照射和热损伤，从而消灭肿瘤细胞。
目前，选择性热效应已经成为了治疗一些常见肿瘤的重要手段，如皮肤癌、结肠癌、肺癌等。
其次，光动力学疗法也是光学技术的主要治疗手段之一。
这种技术是采用特殊的药物，并通过光线的照射来杀死肿瘤细胞。
相比于传统的化疗和放疗等治疗方法，光动力学疗法更加安全、便捷，对身体组织的损伤也更少。
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细胞超微结构和细胞 上单个分子探 测。
临着听不懂普通话、与来自全国重点中
并用 “ 针尖化学”的方法测量特异性生 学的尖 子生有相 当大的差距 ， 一直到二 物分 子与 其他分 子 之 间的单分 子作 用 年级下学期才翻过 身来。
力 ，了解其分布和功能。这要 求有超高 １ ６ 年 ，蔡 继业毕 业 ，他 同届 的 ９８ 黑 龙江 第 四建筑公 司 ，种过 菜 、烧过
经年科研结硕果
蔡 继 业 到 哥 伦 比 亚 大 学 后 ，进
入哥 伦 比亚辐 射 实验 室 （ Ｉ ｍｂｉ Ｃ０ ｕ ａ Ｒ ｄａｉｎ Ｌ ｂ ｔ ｒ 做研究工作 ， ａ ｉｔ ａ ｏａｏ ｙ） ｏ ｒ 该 实 验 室先 后 出过 ７ 个诺 贝 尔 奖获 得 者 ，这里也是发明激光的地方。蔡 继业 的导 师是该 实验 室的 主任乔 治 ・ 弗林
分辨率仪器和努力不懈的工作精神 ，蔡 毕业生几乎都上 山下 乡，他也被 发配至
继业教授正是秉持着严谨的科学精神，
成果。
在激光化学和生物化学领域取 得了前沿 砖 ，当过混凝 土 工 、钢 筋 工等 。一 年 后， 他成为 了一名电焊技术员 ，两年后
（ ｅ ｒｅＦ ｎ ） Ｇ ｏｇ ｌ ｎ ，当时的科研任务是 ｙ
７ 多名工人 ，完成 了 蔡 继业教授 １ ４ 年 出生于 上海市 龙 门吊车 ，带领 １ ０ ４ ９ 量需要解决 的科学问题。例如 ，一个细 崇 明县庙镇一个农 民家庭 ，小时候生活 在 当 时堪 称 亚洲最 大 的大庆 化肥 厂 的 ０Ｘ１ Ｏ 胞里有成千上万个生物分 子 ，它们在协 相 当贫困 ，在地处庙镇的崇西中学读 书 ６ ２ 平方米落地拱钢机构工程。
８ 翻 ＠
特 写
醉心科研 致力于激光和生物化学的前沿
—
＿｛． 芒 暨南大学生命科学技术学院蔡继业教授
文 ／ 田 田 张 齐 琪 郭
一
一
十一世纪是生命科学 的世纪 ，长 梅花香 自苦寒来
期 以来 ，பைடு நூலகம்学家们一直致力于如
当了工长。起早贪黑的劳作并没有磨损 蔡继业的科 学精神 ，他设计制作 了十吨
学２ 年的机会 。
暨南大学生命科 学技术学院的蔡继 继 业于 １ ６ 年 考上北 京大学物 理系 。 ２ ９
业教授提出 ，要 弄明白一个细胞里 生物 父母咬紧牙关跟周围邻居七拼八凑借 了
分子的工作机理 ，必须 “ 看到”单个分 钱 ，他才能坐上６ ４ 时的慢车去北京。 ８＼
子。 因此 ，蔡继 业教授和他的团队致 力 那是他第一次出远 门 ，不会说普通话 ， 于用近场光学显微镜和原子力显微镜做 因没钱买鞋而经常打赤脚 ，学 习上也 面
何使人 类健康 、长寿 ，这其中包含着大
调一致的工作 ，有的负责吸收能量 ，有 期 间，每天放 学回家要帮家里干活，晚
１ ７ 年 ，当年上 山下 乡的人 们终 ９８
的负责排泄废物 ，有 的负责细胞 间的通 上只能在黄豆大煤油灯光下学习 ，每年 于 归 队 ，蔡 继业也 调进 了中国科 学 院 ２ ９ 讯联络。而对其复杂 的工作机理 ，人类 的寒暑假加上农忙假 ，有 四个月的时间 安徽 光机所 ，开始做 科研 工作。 １ ８ 目前所 知的相当有限。 全天干农活 ，在这样艰苦的条件下 ，蔡 年 ，他通过 了竞争激烈的Ｅ Ｔ Ｐ 考试 ，获 得 了到美国哥伦比亚大学化学系公费留