生物医学光子学_scy-2光和生物组织体相互作用的基本形式20151118上课分解.ppt

光动力疗法：将光敏剂输入人体，在一定时间后，以特定波长的光照射病变部位，通过一系列光化学和光生物学反应，在分子氧的参与下，产生单态氧和/或自由基，氧化破坏组织和细胞中的各种生物大分子，使异常增生活跃的细胞发生不可逆的损伤，最终使细胞死亡，达到治疗目的。 * 自旋和原来方向一致 和原来方向相反 三重态(T)具有比单重态(S)更低的能量和更大的激发态寿命。 §2.4 Luminescence 单重态（singlet, S）：同一轨道上的电子具有相反方向的自旋。 单重激发态：电子在新轨道中的自旋方向和原来相同。 三重（triplet, T）激发态：电子在新轨道中的自旋方向和原来相反。 S** S* T* 吸收 发射荧光 发射磷光 系间跨越 内转换 振动弛豫 外转换 吸收 振动弛豫 外转换 S0 振动弛豫 §2.4 Luminescence 无辐射跃迁的方式回到 第一或第三重激发态的最低振动态 能级转换图 §2.4 Luminescence （2）荧光和磷光的产生过程 无辐射跃迁：指以放热的形式将多余的能量辐射给周围环境,包括： (a) 振动驰豫 ( vibrational relaxation, VR)：振动态内的跃迁 (b) 内转换 ( internal conversion, IC)：单（三）重态到单（三）重态间 的跃迁 (c) 外转换 ( external conversion, EC)：激发态到基态的跃迁 (d) 系间跨越 ( intersystem crossing, ISC)：单重态到三重态间的跃迁 辐射跃迁：指以放光的形式将多余的能量辐射给周围环境。 荧光分析中，发射光谱和激发光谱是两个不同的概念。 激发光谱反映的不同的激发光（不同的照射波长）使基态分子到达激发态然后再回到基态（使用特定发射波长来检测）的情况； 发射光谱是反映基态分子在特定激发波长照射（通常使用最大激发波长，因为此处有最多的分子能到达激发态）后先通过振动弛豫、内转换等形式回到第一激发态最低振动能级，然后从此状态回到基态的各种振动能级，以发光的形式释放能量。 激发光谱和吸收光谱相关，某波长有最大吸收，则激发光谱中此处就会有最大发射强度。 激发光谱反映的是基态分子在不同波长处被激发到激发态的概率； 发射光谱反映的是激发态分子到达第一激发态最低振动能级后回到基态各种振动能级的概率。 2、荧光光谱的特征 激发光谱 与 发射光谱？ §2.4 Luminescence 2、荧光光谱的特征 §2.4 Luminescence 激发光谱形状和吸收光谱的形状极为相似； 荧光波长总是比激发波长稍长； 发射光谱的形状和激发光的波长无关； 荧光发射的强度和激发光的波长有关。 §2.4 Luminescence 2.4 Luminescence 2.4.1 生物组织的荧光效应(fluorescence) 2.4.2 荧光发光的表征 2.4.3 生物组织的自体荧光与外荧光 1、辐射量子效率or 量子产额（quantum yield） §2.4 Luminescence 影响量子产额的因素主要有： 内部因素：分子内可进行能量转换的振动能级 的数目等 外部因素：物质分子所处的环境 （需要稳定的环境） 2、荧光强度（ fluorescence intensity） §2.4 Luminescence 为摩尔吸收系数； 为样品的厚度； 为样品中荧光剂的浓度。 对于极稀的溶液： 3、荧光寿命（fluorescence lifetime） §2.4 Luminescence 在 ? 脉冲激励下，辐射由其本来强度衰减到1/e时所需要 的时间，称为荧光寿命，用 ? 表示。 荧光寿命和组织所处的环境，如PH等有关，因此可以作为判别组织病变的一个指标。 §2.4 Luminescence 2.4 Luminescence 2.4.1 生物组织的荧光效应(fluorescence) 2.4.2 荧光发光的特征 2.4.3 生物组织的自体荧光与外荧光 1、自体荧光（intrinsic fluorescence 或 auto-fluorescence） §2.4 Luminescence 由生物组织体内固有的荧光团吸收一定波长的光而引起 的荧光发射叫做自体荧光。 自体荧光光谱的特异性差异反映了病变组织的特异性， 是自体荧光光谱应用于应用于医学诊断。 (a) 正常组织 (b) 良性肿瘤 (c)癌组织 乳腺组织的自荧光 2、外荧光（extrinsic fluorescence）