BrittonChance生物医学光子学
《生物医学光子学》课件
光学相干成像技术
总结词
光学相干成像技术利用光的干涉现象，能够无损地观察生物组织的内部结构。
详细描述
光学相干成像技术利用光的干涉现象，通过测量光在生物组织内部不同路径的传播时间，重建组织内 部的折射率分布，从而观察生物组织的内部结构。这种技术具有无损、无创的优点，在眼科、心血管 等领域有广泛应用。
荧光寿命成像技术
研究内容与领域
总结词
生物医学光子学的主要研究内容、领域和应 用方向
详细描述
生物医学光子学的研究内容主要包括光与生 物组织的相互作用、光子在生物组织中的传 输和散射、生物组织的光学成像和光谱分析 等。该学科的研究领域涉及光学显微镜、光 学成像、光谱分析、激光生物学、光热治疗 和光动力治疗等。生物医学光子学的应用方 向非常广泛，包括医学诊断、治疗和基础研
详细描述
光学成像技术利用光的散射、吸收和 荧光等特性，对生物组织进行成像， 可应用于肿瘤、炎症等疾病的早期诊 断。
荧光分子成像与示踪
总结词
通过荧光标记技术对生物分子进行示 踪，研究分子在生命过程中的动态变 化。
详细描述
荧光标记技术利用荧光物质对生物分 子进行标记，通过荧光显微镜观察分 子的动态变化，有助于深入了解生命 过程和疾病发生机制。
深入研究和探索生物组织的光学特性
未来研究将更加深入地探索生物组织的光学特性，为光子检测和成像提供更准确的理论 依据和技术支持。
发展新型光子检测和成像技术
未来将发展新型的光子检测和成像技术，以提高灵敏度和分辨率，满足生物组织和细胞 层面的检测和成像需求。
拓展光子学在生物医学领域的应用范围
随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，光子学在生物医学领域的应用范围将不断 拓展，涉及更多的疾病诊断和治疗领域。
生物医学光子学技术研究进展
生物医学光子学技术研究进展随着现代医学的快速发展，生物医学光子学技术正在成为医学领域的一个热点话题。
这种技术利用光子学原理进行研究和治疗，已经在激光治疗、光学成像等领域发挥了重大作用。
本文将从生物医学光子学技术的发展历程、应用范围、研究方向等方面进行深入探讨。
一、生物医学光子学技术的发展历程在大约100年前，医学界开始使用光学作为一种工具来探究人体内部结构和功能。
直到20世纪60年代，激光出现，这种技术才真正开始应用于医疗领域。
随着激光技术的不断发展，生物医学光子学技术也在不断地发展和创新。
20世纪70年代，光纤技术的发明和应用使激光技术在生物医学领域的应用更加广泛。
1983年，南非科学家K.C.Chu首次将激光用于治疗癌症。
此后，激光治疗迅速发展，成为了许多疾病的治疗方法之一。
21世纪初期，光学成像技术在医学领域的应用又取得了重大突破，这种技术利用光学信号来获得生物体内部的图像，能够不侵入地获得高质量的影像。
二、生物医学光子学技术的应用范围生物医学光子学技术主要应用在激光治疗、光学成像、生物传感、光遗传学等领域。
其中，激光治疗是目前生物医学光子学技术应用最广泛的领域之一。
激光治疗是利用激光能够聚焦和达到高能量密度的特性，破坏癌细胞或其他异常细胞的功能，从而达到治疗的目的。
光学成像是另一个比较重要的生物医学光子学技术应用领域。
这种技术利用光学信号来获得生物体内部的图像，提供了一种不侵入性的检测手段，特别是在心血管、神经等领域中应用广泛。
随着技术的发展，光学成像技术正在实现对活体细胞的实时测量，这将为生物医学研究提供更多可能性。
生物传感是利用生物体对光的响应，开发出一种高灵敏度、高分辨率的生物传感器的技术。
生物传感技术已经被广泛地应用于生命科学领域，例如癌症早期诊断、糖尿病检测、肾病筛查等领域。
最近，光遗传学也成为了生物医学光子学技术中的一个重要领域。
这种技术利用非天然光敏蛋白，通过光控制遗传信息的表达，实现基因分子水平的操控，从而为研究神经学、行为学、癌症研究等领域提供新的研究手段。
生物医学光子学
生物医学光子学运用光子学原理和技术，为医学、生物学和生物技术领域中的问题提供解决方案即构成生物医学光子学的研究内容。
生物医学光子学涉及对生物材料的成像、探测和操纵。
在生物学领域，主要研究分子水平的机理，监测分子结构与功能，在医学领域，主要研究生物组织结构与功能，能对生物体以非侵入的方式，实现宏观与微观尺度分子水平的疾病探测、诊断和治疗。
目前，生物医学光子学主要包含以下研究内容：一是生物系统中产生的光子及其反映的生命过程，以及这种光子在生物学研究、医学诊断、农业、环境、甚至食品品质检查方面的重要应用。
利用光子及其技术对生物系统进行的检测、治疗、加工和改造等也是一项重要的任务。
二是医学光子学基础和技术，包括组织光学、医学光谱技术、医学成像术、新颖的激光诊断和激光医疗机理极其作用机理的研究。
这里我主要介绍的是生物医学光子学在医学上的应用。
1.生物医学光子学的发展与战略地位生物医学光子学的内涵生物学或生命科学是光子学的一个重要应用领域。
生物学研究与医学研究、诊断和治疗涉及到的光学及其相关的应用技术，包括其中最基础性的光物理问题，均可列为生物医学光子学的研究对象。
一般认为，光学领域未来发展的重点是将各种复杂的光学系统和技术更加广泛地应用于保健和医疗。
当今世界中，与光学有关的技术冲击着人类健康领域，正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段，并为医疗诊断提供了新方法，为生物学研究提供了新的手段，还开辟了在细胞内进行高度定位的光化学疗法。
越来越多的事实说明人们对采用生物医学光子学技术解决长期困扰人类的疑难顽疾如心血管疾病和癌症所起的作用寄予很大希望，其中的重大突破将起到类似X射线和CT技术在人类文明进步史上的重要推动作用，在知识经济崛起的时代还可能产生和带动一批高新技术产2.生物医学光子学有关医学的的主要内容（1）生物物组织中的传输理论;当前组织光学统一的理论架构体系尚未建立，生物组织的光学理论远未成熟。
需要有更精细和准确的理论来替代现有过于简化的模型，也就是要用更复杂的理论来描述生物组织的光学性质以及光在其中的传播行为。
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。
生物医学光子学
Xi’an Jiaotong University
4.2.2 影响光动力效果的主要因素
3 氧浓度 目前，在光动力疗法研究中所指的氧浓度通常包含两层意思，一是指作 用环境中的氧浓度，另一是指在靶向细胞中产生的单态氧浓度。 研究发现，PDT在缺氧区不易达到理想的治疗效果。有学者将这种光动 力疗法的细胞杀伤效应随介质中氧浓度降低而减弱的现象称为氧效应。 以氧浓度为横坐标 ,以光敏剂的细胞杀伤率为纵坐标绘制的曲线，称为 光敏剂的氧效应曲线。氧效应曲线是一种双相曲线，其特点是当氧分 压从0上升至10%左右时，光敏剂的细胞杀伤率很快增高，而氧分压进 一步增至20%以上时，细胞杀伤率增高却十分缓慢，基本处于坪值。各 种光敏剂的氧效应曲线的形态有所不同，反映了光敏剂杀伤效应对氧 的依赖程度。光敏剂的氧增强比（oxygen enhancement ratio，OER）是 指在缺氧条件下光敏剂的细胞半数致死量与在有氧条件下光敏剂的细 胞半数致死量的比值,用以衡量光敏剂氧效应的大小。
特别能用强力短波光照射以治疗由特别能用强力短波光照射以治疗由结核菌为此目的他设计了一种大型强力弧光灯为此目的他设计了一种大型强力弧光灯因因年他宣称红年他在哥后来由丹麦政府这是光本身的这是光本身的结核菌叫如对细菌对细菌马射线用于叫如因而被废弃因而被废弃特别是紫外光特别是紫外光射线和伽马射线用于对于蓝光和紫光光和紫光它为力量更大的它为力量更大的x射线和伽xianjiaotonguniversityxianjiaotonguniversityxianjiaotonguniversity由于芬森在利用光辐射治疗狼疮及其他皮肤方面所做出的贡由于芬森在利用光辐射治疗狼疮及其他皮肤方面所做出的贡献献1903年诺贝尔医学与年诺贝尔医学与生理学奖授给了芬森生理学奖授给了芬森的半数赠给光研所的半数赠给光研所
2008年诺贝尔化学奖简介
３ 典型应用
３．１ 活细胞内基因表达及蛋白质－蛋白质相互作用 的光学成像与可视化
随着人类基因组计划的完成，蛋白质功能研究 已成为生命科学面临的最重要任务之一． 传统的生 化方法只能对蛋白质进行体外分析，这些离体研究 不能反映活细胞内蛋白质动力学． ＧＦＰ 标记技术结 合多种光学成像技术很好地回答了上述问题． 其中 基 于 ＧＦＰ 的 荧 光 共 振 能 量 转 移 （ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ，ＦＲＥＴ）技术是应用最广泛
的 ， ［１９］ 它 可 实 时 动 态 监 测 蛋 白 质 时 空 动 力 学 ． ＦＲＥＴ 是 供 体 分 子 和 受 体 分 子 在 近 距 离 范 围 内 （＜１０ ｎｍ）所发生的一种非辐射式能量转移现象，目 前在生物和医学中被广泛应用的是 ＣＦＰ（供体）和 ＹＦＰ（受体）． 国内也开展了基于 ＦＲＥＴ 的蛋白质功 能研究，并在蛋白酶活性检测［２０～２３］和钙离子浓度［２４］ 方面取得了较好进展． ＦＲＥＴ 除了可研究蛋白酶活 性［２５］、蛋白质构象［２６］、蛋白质磷酸化［２７］和钙离子浓 度测定［２８］等之外，蛋白质相互作用的 ＦＲＥＴ 检测是 目前最受关注的焦点． 细胞内众多生命活动都是通 过蛋白质复合体来介导的，而蛋白质复合体则是多
-0.概况
生物医学光子学概况Biomedical Photonics朱1主要内容• • • • • 生物医学光子学学科简介 相关研究机构 主要学术组织 相关学术期刊 国际前沿动态2光子学• 研究作为信息和能量载体的光子行 为及其应用的科学。
– 理论方面：主要研究光子的量子特性及其 在与物质(包括与分子、原子、电子以及光 子)的相互作用中出现的各类效应及其规律 – 应用方面：研究光子的产生、传输、控制 以及探测等3光与生命• 光是万物之灵，地球上如果没有 光也就没有生命。
• 光在生命科学中的应用，经历了 一个漫长的发展阶段。
• 激光与光子技术的介入，推动了 生命科学的发展，使生命科学进 入一个迅速发展的新时期。
4生物医学光子学• 生物医光学子学是光子学技术和生命 科学相互交叉与渗透，而形成的一门 新的边缘学科。
Biomedical Photonics Biomedical Optics Biophotonics5生物医学光子学的研究内容• 光子学原理与技术在生物健康领域中 的应用即构成生物医学光子学的研究 内容。
• 它涉及对生物体的成像、探测和操 纵。
6生物医学光子学研究内容• 在生物学领域：主要探测分子的机 理、功能和结构； • 在医学领域：检测组织与血液参数探 索组织结构与功能的变化； • 进而实现微观（微纳尺度）与宏观 （大尺度）和水平的疾病无损探测、 诊断和治疗。
7研究领域• 生物光子学 • 医学光子学8生物光子学• 研究生物系统的光子辐射以及这些光 子携带的有关生物系统的结构与功能 信息 • 研究利用光子及其技术对生物系统进 行的检测、治疗、加工和改造等9生物光子学• 微观层次：显微光学成像技术与现代 分子生物学、细胞生物学和系统生物 学的基本手段相结合，从离体和在体 水平上，深入研究生物分子间相互作 用的本质，揭示生命现象的基本规 律，进一步探索疾病发生的分子机 制，为疾病诊断、治疗和药物设计与 筛选寻找新的思路。
pH敏感的荧光探针及在活细胞中的应用
pH敏感的荧光探针及在活细胞中的应用陈瑞希;周宏福;刘秀丽;曾绍群【摘要】细胞内的pH是细胞内多种酶活性和生理活动的重要调节因素,准确、动态的监测细胞内pH变化对研究细胞内的活动至关重要.一些荧光小分子可以感应pH的变化,同时具有较高的灵敏度和特异性,对细胞损伤较小且标记操作简单,已逐渐发展成为一种监测细胞内pH变化的有效方法.本文主要介绍目前常用pH敏感的荧光探针及其在活细胞研究中的进展.%Changes of intracellular pH have been shown to be critical determinants of many enzymes and physiology activities.Therefore it is critical to monitor accurately the dynamic intracellular pH for the intracellular activity research.Some small molecular fluorescent probes have become an effective tool to monitor the intracellular pH with high sensitivity,high selectivity,simple operation and being non-detrimental.This review highlights the recent advances of pH-sensitive fluorescent probes and their applications in living cell imaging.【期刊名称】《激光生物学报》【年(卷),期】2016(025)006【总页数】10页(P491-500)【关键词】pH敏感;荧光探针;小分子;活细胞【作者】陈瑞希;周宏福;刘秀丽;曾绍群【作者单位】华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】Q334细胞内pH值对维持细胞正常的活动，如细胞的增殖，凋亡[1]，自我吞噬[2]，离子运输[3]，内环境平衡[4]和酶的活性[5]至关重要。
生物医学光子学的理论和实践
生物医学光子学的理论和实践随着科技的不断发展和进步，各个领域都得到了快速的发展，人类对于生命和健康的研究也越来越深入。
其中，光子学作为一种前沿科技，已经在生物医学领域产生了广泛的应用。
本文将对生物医学光子学的理论和实践进行探讨。
一、光子学的基础理论光子学是光学研究中的一个领域，它主要研究光的产生、传播、操控和应用等方面。
在生物医学领域，光子学的应用主要是基于光的特性来进行医学研究，其中涉及到很多基础理论。
光子学的基础理论主要包括：量子光学、光学相干性、光谱学、光电子学、非线性光学和弱光测量等方面。
这些理论充分说明了光子学在生物医学中的应用过程，比如说在光子学成像、光学治疗、生物光子学及光谱学等方面的应用。
二、生物医学光子学的应用生物医学光子学的应用非常广泛，以下将详细介绍其主要应用领域。
1、生物光子学生物光子学指的是应用光子学原理来研究生物体内发生的光学过程和现象。
在这个领域里，光的特性、传播规律和光学成像的方法被广泛应用。
其中，光学成像主要通过激光扫描显微镜、多光子显微镜、荧光显微镜等手段来实现。
这些光学成像方法可以非常清晰地看到细胞结构、生物内部不同的分子构成等细节信息，从而促进了对于生物的认识和研究。
2、光学治疗光学治疗是指利用光子学原理来进行疾病治疗的方法。
在这个领域里，主要应用激光光束来进行治疗。
激光光束可以精确定位病变区域，避免伤及健康组织。
在此基础之上，激光光束可以被用来进行病变切除、癌症治疗和疤痕修复等过程。
其治疗效果优越，且对患者没有副作用。
3、光学传感器光学传感器是指应用光子学原理来进行测量，并将获得的信息转化为电信号的传感器。
在生物医学领域，光学传感器可以通过灵敏的光学材料来接收并反映生物体内的信息，如没有针头的血糖测试器，非侵入性血糖检测装置等等。
这种技术可以更加轻便、快捷、精确地检测患者的生理指标，且由于非侵入性操作，对患者无任何危险。
4、光学诊断光学诊断是指利用光子学原理来进行疾病诊断的方法。
生物医学光子学
生物医学光子学biomedical photonics 定义：运用光子学原理和技术，为医学、生物学和生物技术领域中的问题提供解决方案即构成生物医学光子学的研究内容。
生物医学光子学涉及对生物材料的成像、探测和操纵。
在生物学领域，主要研究分子水平的机理，监测分子结构与功能，在医学领域，主要研究生物组织结构与功能，能对生物体以非侵入的方式，实现宏观与微观尺度分子水平的疾病探测、诊断和治疗。
研究内容：生物医学是光子学的一个重要应用领域, 两者的交叉形成了新兴学科“ 生物医学光子学”. 主要研究内容包含: 一是生命系统中产生的光子及其反映的生命过程, 以及这种光子在物学研究、医学诊断与治疗方面的重要应用; 二 是医学光学与光子学基础和技术 , 包括组织光学、光与组织相互作用和组织工程、新颖的光诊断和光医疗技术及其作用机理的研究等. 生物医学光子学目前仅具雏形, 但其发展之快引人注目.新进展：近年来, 在国家自然科学基金、省部级基金以及其他基金项目的资助下, 我国在生物医学光子学的研究中取得了很大的进展, 尤其是2000年第152 次主题为 “ 生物医学光子学与医学成像若干前沿问题” 、第217 次主题为“ 生物分子光子学” 的香山会议后, 有许多学校和科研单位开展了生物医学光子学的研究工作, 并初步建成了几个具有代表性的、具有自己研究特色和明确科研方向的研究机构或实验室, 并在生物医学光学成像( 如optical coherence tomography, 简称OCT, 光声光谱成像, 双光子激发荧光成像, 二次谐波成像, 光学层析成像等) 、组织光学理论及光子医学诊断、分子光子学( 包括成像与分析) 、生物医学光谱、X 射线相衬成像、光学功能成像、认知光学成像、PDT 光剂量学、高时空谱探测技术及仪器研究等方面取得了显著的研究成果. 发表了许多研究论文, 申请了许多发明专利, 有些已经获得产业化. 国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届, 对我国生物医学光子学学科的发展起到了积极的推动作用. 我国近年所召开的亚太地区光子学会议中, 有关生物医学光子学的内容已大幅增加, 成为主要的研讨专题. 我国的生物医学光子学研究方兴未艾, 呈现与国际同步的态势。
《生物医学光子学课件》
光学疗法
激光治疗
光动力学治疗
用于破坏肿瘤细胞和治疗眼病、白血病等。
光学生物传感
表面等离子体共振传感 器
用于检测生物分子和细胞等。
荧光共振能量转移传感 器
用于快速、灵敏地检测蛋白 质、核酸等。
光学微流控芯片
用于检测微生物、药物等。
光学显微镜
1
广义成像显微镜
光学传感技术
4
声图像等。
用于生命科学中的环境监测、分子诊断 等领域。
光学成像技术
磁共振成像（MRI）
以磁场和无线电波为基础，生成 高分辨率的影像。
X线成像
光学相干断层扫描（OCT）
通过高频电磁波在体内产生影像。
无创、无痛的成像技术，用于检 测视网膜、血管等疾病。
光学扫描技术
单光子计数显微镜
用于荧光成像和纳米颗粒大 小分析。
包括荧光显微镜、融合成像荧光显微镜
超分辨率光学显微镜
2
等。
包括结构照明显微镜、单分子荧光显微 镜等。
光子学在医学领域的未来展望
1 新型材料和技术的出现 2 生物化学和分子生物学
技术的进步
如针对性药物输送系统、血
液生物学分析技术等。
能够更加清晰地观察细胞亚
结构、分子等。
3 先进成像技术的应用
如使用光学共振透射率成像技术替代MRI进行诊断、使用超快光子学 显微镜研究神经元传递等。
生物医学光子学课件
生物医学光子学是研究光与生物体相互作用及其应用的学科，它的研究对象 包括从单个分子到组织、器官和整个生物体的光学特性。
光子学在医学领域的应用
1
光谱技术
用于生物分子结构测定、药物研究等。
光动力学治疗
生物医学光子学技术及其应用前景
生物医学光子学技术及其应用前景近年来，随着科技的不断发展和创新，生物医学领域也出现了许多前沿的技术和方法，以满足人们对更精准、高效、无创的医疗需求。
其中，生物医学光子学技术成为了一个备受关注的热门领域。
本文将介绍生物医学光子学技术及其应用前景，并探讨其在光学成像、光动力疗法和光传感等方面的应用。
生物医学光子学技术主要是利用光学方法研究和解决生物医学问题，其原理基于光与生物组织的相互作用。
光的特点使得光子学技术在生物医学研究中具有得天独厚的优势。
首先，光是一种非接触性的探测手段，可以实现无创、无损伤的生物组织成像和检测。
其次，光的传播速度快，可以实现实时监测和实时反馈。
同时，光子学技术具有分子级别的灵敏性和高分辨率，可以更好地研究生物体内的微小结构和功能变化。
在光学成像方面，生物医学光子学技术已经取得了重要进展。
例如，近红外光谱成像技术可以通过测量组织中的散射和吸收光信号，实现对血氧、血流和氧合度等生物参数的定量测量，进而提供丰富的生理信息。
这为疾病诊断、器官功能监测等提供了一种新方法。
此外，基于光弹性成像技术的光声成像、光干涉成像和光栅成像等等，也在神经科学、癌症治疗等领域取得了重要的应用。
光动力疗法是生物医学光子学技术的另一个重要应用方向。
该技术基于光与特定的感光剂相互作用，产生光化学反应，从而引发细胞损伤或杀伤病变组织。
相比传统的化学或放射疗法，光动力疗法具有精准性、无创性、低副作用的优势。
目前，光动力疗法被广泛应用于肿瘤治疗、传染病治疗和皮肤病治疗等领域。
同时，随着光敏剂的不断改进和光源技术的提高，光动力疗法在生物医学领域的应用前景愈发广阔。
光传感技术是生物医学光子学技术的另一重要分支。
光传感技术是利用光与特定材料的相互作用，实现对目标物质的灵敏、快速、无标记检测。
例如，利用纳米颗粒、光纤探头和荧光探针等，可以实现对生物标志物、药物成分和生物分子等的高灵敏检测。
基于表面增强拉曼散射技术（SERS）的光传感技术，已被广泛应用于癌症、心脑血管疾病以及食品安全等领域。
生物医学光子学1
Chapter 1 Introduction
Hitachi, 2004，无创血糖检测
掌上型血氧仪（oximeter）,测量 动脉血的含氧量
手指血氧仪
Chapter 1 Introduction
激光诱导荧光检测器 （Laser Induced Fluorescence Detector，LIF）
Chapter 1 Introduction
生物光子学 (biological photonics）
医学光子学 (medical photonics)
Chapter 1 Introduction
Why Biomedical Photonics Biomedical Optics？ ？
NOT
wave-particle duality
Wave Theory Quantum mechanics
End of 1.0
Chapter 1 IntroБайду номын сангаасuction
Physical Model
Light Source
Information carrier
measurement
results
Chapter 1 Introduction
Outlines of Biomedical Photonics
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 绪论 光与生物组织体的相互作用 描述光在组织体中传播的数学模型 生物医学光子学中的测量技术 参数提取的定量数学方法 生物医学光子学在人体成分浓度检测 方面的应用 第七章 生物医学光子成像技术 第八章 生物医学光子学其它研究热点介绍
Chapter 1 Introduction
Universities and institutes:
我对生物医学工程的认识
我对生物医学工程的认识2008年9月3日，我正式成为了华中科技大学的一名大一学生。
我就读的专业是生物医学工程，隶属于生命科学与技术学院。
生物医学工程是我填报的第三个专业。
说实话，由于一些特殊原因，当初填报志愿的时间紧张，我并没有深入了解当前各专业的发展情况，便草草地选大学选专业填好了志愿。
因此，可以说，对于生物医学工程这个专业现在在国内的发展情况，以及从事这个专业的人将来的就业情况，我都所知甚少。
我仅仅知道的是，华中科技大学这个专业还不错，排名全国前列，而且还是这个学校七个全国一级重点学科之一。
可是当我进入了大学后，发现很多这个专业的同学都不是由第一专业录取到我们专业的，有的甚至是被调剂过来的，于是我便问他们觉得我们这个专业怎么样。
他们的回答让我很吃惊：“这个专业的人不好找工作啊！这个专业的人要读很多年才行啊！”真是这样吗？一时间，我真的吓坏了，我们专业真的那么不好吗？再怎么说也是一个国家一级重点学科啊！许多许多的疑问在我的脑子里盘旋：这是我应该学习的专业吗？我是不是应该想想转专业的事情呢？我的未来究竟在何处呢……不过，正当我疑惑重重时，生物医学工程概论这门课的出现让我在黑暗中找到了光明。
通过我们学校这个专业的几名老师对我们这个专业一下午的讲解，我了解到了我们这个专业的很多信息，并重新找回了信心，坚定了自己在这里踏踏实实学习的决心。
首先，我明了了生物医学工程的概念。
生物医学工程旨在运用工程技术的原理和方法，研究和解决生物学和医学中的生物电工学问题。
其主要任务是，从工程学角度解释生物体特别是人体的生理、病理过程，同时从事相应医疗仪器和生命科学仪器的研究和开发。
其主要研究方向包括：生物系统建模与仿真、生物医学信号检测与分析、生物医学成像和图像处理、电磁场生物效应、人工器官以及相关的医疗仪器研制等。
生物医学工程（Biomedical Engineering, BME）是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科，其基本任务是运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题，揭示人体奥秘，造福人类。
生物医学光子学技术在肿瘤检测中的应用研究
生物医学光子学技术在肿瘤检测中的应用研究一、引言生物医学光子学技术自20世纪90年代开始得到了广泛关注和研究。
它利用光在生物体内的传播和相互作用原理，不侵入性地探测和诊断组织的生理和病理等信息。
随着该技术的日益完善，其在肿瘤检测及其他生物医学应用领域的应用也越来越受到重视，本文就生物医学光子学技术在肿瘤检测中的应用进行研究分析。
二、生物医学光子学技术的概念生物医学光子学技术是指利用光学原理和技术对生物组织和功能的分析，其主要包含的技术手段有：生物荧光技术、双光子激发荧光技术、光声技术、近红外光谱技术等。
三、生物医学光子学技术在肿瘤检测中的应用1、生物荧光技术生物荧光技术是一种使用激发光源产生的荧光来检测生物体组织或细胞的一种技术手段。
该技术在肿瘤检测中的应用是首要的，其原理是通过注射激发荧光染料进入动物体内，进而将荧光染料聚集于肿瘤位置，荧光染料的发光就可以指示肿瘤位置，并通过成像技术获取2D或3D图像以进行诊断。
该技术广泛用于诊断肿瘤，如胃肠、胰脏、乳腺等癌症。
2、双光子激发荧光技术双光子激发荧光技术是一种非线性光学技术，通过发射两根较短的红光光波同时激发荧光染料，这两根光各自无法激发荧光染料，但是一起存在时，荧光会发射。
该技术在肿瘤检测中被广泛应用，可以用于三维成像，对于深层肿瘤的检测效果更好。
该技术在肝癌、肺癌等肿瘤的诊断中具有很好的应用前景。
3、光声技术光声技术是一种结合了光学和声学的新型检测技术，可以用于研究活体组织中的生理生化状态和病理变化，是一种非侵入性的实时成像技术。
通过激发样品表面的超声信号，利用声器将声波转化为电信号，再用成像设备将这些信号还原为图像。
该技术在肿瘤检测中也具有很大的应用前景。
4、近红外光谱技术近红外光谱技术是一种基于物质吸收和散射的分析方法，通过近红外光被样品吸收和散射来研究生物体内的成分和变化等信息。
该技术应用广泛，可以用于监测人体器官是否健康，肿瘤检测也是近年来新兴开发的应用方向之一。
生物光子学及其应用于生物医学领域
生物光子学及其应用于生物医学领域生物光子学是将光学和生物学相结合的一门学科，它涉及到光学、生物学、化学、物理学等多个交叉领域。
生物光子学在生物医学领域中具有很多潜在的应用。
本文将介绍生物光子学的基础知识和它在生物医学领域的应用。
一、生物光子学的基础知识生物光子学运用了光学中的原理和技术，并将其应用于生物学中。
其中一个应用就是光学显微镜。
这种显微镜可以通过通过透过或反射的方式观察或测量细胞、组织、甚至是有机体的物理和化学特征。
现在，许多生物光子学研究都与荧光探针的使用相关。
这些荧光探针在生物学、医学、药学和环境科学中都得到了广泛的应用。
此外，光谱学、光学传感和光电探测技术也是生物光子学中的一部分。
生物光子学人类健康的研究和治疗的范畴。
生物医学光子学是生物光子学的一个重要分支。
它致力于研究如何利用光学和激光技术来进行检测和治疗疾病。
生物医学光子学可以在生物组织中检测分子、细胞和组织，并可用于拍摄组织图和分析化学组成。
有证据表明，生物光子学的技术能够诊断许多疾病，如心脏病、癌症、糖尿病、中风等，并且可以为治疗提供有效的手段。
二、生物光子学在生物医学领域的应用1.纳米技术和生物医学显微镜近年来，纳米技术和生物医学显微镜在生物光子学中扮演了重要的角色。
例如，基于超分辨率生物医学显微镜的研究可以提高生物细胞的分辨率和检测敏感性。
超分辨率显微镜可以研究生物分子在细胞的表面或被植入细胞的药物中的分布情况，还可以评估药物在体内的动力学。
这些研究有助于为药物研发和治疗提供更精准和有效的数据。
2.生物标记物检测和成像发现并测量生物标记物是生物科学的重要任务之一。
生物标记物是可以指示有关疾病或身体状况的化学或分子性指标。
生物光子学允许研究人员使用低成本、灵敏度和可重复性高的传感器来检测生物标记物。
现在许多新的生物光传感技术正在研发，以实现对生物标记物的高度敏感性检测。
另一方面，生物标记物成像技术可以揭示生物标记物在活体或组织中的分布和浓度。
生物医学光子学研究
生物医学光子学研究生物医学光子学是一个新兴的交叉学科领域，将光子学理论、光学仪器技术与生物医学技术有机结合，用于探究生命科学中的许多复杂问题。
在最近的几十年内，生物医学光子学研究取得了重大进展，在生物医学图像处理、生物荧光显微技术、生物分子测量等方面都有了广泛的应用。
本文将从两个方向展开，介绍生物医学光子学的研究进展及应用。
生物医学光子学在生物医学图像处理中的应用生物医学图像处理是生物医学光子学非常重要的应用之一。
传统的医学图像处理主要是基于对图像的局部分析，而生物医学光子学引入了全局分析的思想，将生物医学图像处理提升到了新的高度。
光学叩合显微镜（FRET）是一种生物分子间能量转移的技术，它以一种生物分子的亚微米尺度相互作用为基础，可以在细胞和动物模型中测量分子交互作用。
它主要通过光学信号变化来感知分子交互作用，从而实现分子显微镜的功能。
FRET已经成为了研究许多重要生物分子间相互作用的工具，如离子通道和细胞膜上的受体。
在分子荧光显微镜技术的支持下，FRET在细胞和组织的水平上已经用于分析蛋白质交互作用和分子动力学等生物问题。
此外，基于超声和光学技术的组织成像技术也成为了生物医学光子学的一个重要方向，其中多光子显微成像（MPMI）是使用激光脉冲在组织中生成别于传统组织成像的多色荧光信号，可以为研究人员提供更详细的组织结构信息。
此技术已应用于对胶原蛋白、血管内皮细胞、淋巴结等生物组织领域的研究中，为生物医学分子学研究提供了一种新的思路。
生物医学光子学在生物分子测量中的应用除了生物医学图像处理，生物医学光子学还在生物分子测量中有着重要的应用。
利用生物组织的荧光或生物光散射等光学性质，可以研究生物分子的力学、结构和相互作用等信息。
生物组织的荧光和散射光提供了很多有价值的信息，如细胞和生物物质的形态和生理状况。
这些光学信号的探测和分析是生物医学光子学内的重要研究课题。
单分子荧光探针（SMFPs）技术是生物医学光子学在生物分子测量方面的一个重要成果，它能够在分子层面上检测到单独分子的信号，使得基因组和蛋白质组中的个别分子被检测、分析和操纵。
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1999年转入生命科学与技术学院（东四楼）
1999年正式成立 华中理工大学 Brititton Chance博士 华中科技大学名誉教授
2001年BC参加本室主办 PIBM’01国际会议，并与 HUST达成共建实验室、 联合培养年青教师和博 士生的协议。
2005年实验室被评为小组第二名
“中国数字虚拟人”工作被两院院士评为 2005年度中国十大科技进展之一
2006年
荣获“教育部 创新团队”称
Britton Chance 生物医学光子学研究中心
BC CBMP 承建的研究基地
CBMP主办会议情况
PIBM (2001)
三十名留学人员参与生物医学光子学 学科建设(1999)
2002年BC在本室检查内源光/激光散斑成像技术 用于大鼠皮层活动检测的研究工作
2002年，教育部网上合作研究中心通过专家组评审
2002-2003年，本室年青教师 在美国UPENN_BC实验室合作研究
2004年
• 荣获湖北自然科学基金创新群体称号 • 湖北省生物信息与分子成像重点实验室 成立（鄂教科[2004]15号文件）
冯达旋
BC CBMP顾问委员会 副主席 美国德克萨斯大学 达拉斯分校 副校长
陈雷应
BC CBMP顾问委员会 委员 K&L盖茨律师事务所合伙人
K&L盖茨律师事务所亚洲事务部主席
程京
BC CBMP顾问委员会 委员 清华大学医学系统生物学 研究中心 长江特聘教授
Aaron Ciechanover
BC CBMP顾问委员会 委员 2004年诺贝尔化学奖 得主，以色列Haifa工 学院医学研究院特聘 教授
A Stephen DAHMS
BC CBMP 顾问委员会委员 美国Alfred E Mann生物医学 工程基金会主席
宋瑞珍
BC CBMP顾问委员会 委员 台湾成功大学副校长 兼医学院院长
杨福家
BC CBMP 顾问委员会委员 中国科学院院士 英国诺丁汉大学校长 复旦大学前校长
姚建铨
BC CBMP顾问委员会 委员 中国科学院院士 天津大学教授
2005
香山会议（2003）
PIBM (2006)
国际顾问委员会第一次会议 2007.4.12-13
全文见
领导专家题词
以姓氏字母排列为序
BC CBMP顾问委员会 主席 中国工程院院士 华中科技大学校长
Britton Chance
BC CBMP顾问委员会 副主席 美国科学院院士 英国皇家学会外籍院士
Britton Chance生物医学光子学 研究中心发展历程 暨领导专家题词
Britton Chance Center for Biomedical Photonics (BC CBMP)
1997年2月骆清铭博士告别美国BC实验室 回母校筹建华中理工大学生物医学光子学研究所
光电子工程系（南五楼）建立实验室
中国科学院院士
顾 敏
HUST生物医学光子学岗位 长江特聘讲座教授 澳大利亚科学院与工程院 两院院士
Steve Goodman 美国德克萨斯大学 达拉斯分校教授
Brian Wilson
加拿大多伦多大学教授 生物物理与成像研究部主任
中国科学院院士 华中科技大学前校长
华中科技大学 党委书记