THz的生物效应与应用.ppt

THz的生物效应及其应用 雷衡东 6/25/2019 5:25 PM 内容简介 一、THz波简介 二、THz波生物效应作用机理 三、THz波在生物医学中的应用 一、THz波简介 名称：THz波 别名：THz射线 频段： 0.1~10THz 波段： 3000~30μm 一、THz波简介 特点 光谱的特征吸收 低能性 高灵敏度 宽带性 水吸收性 二、THz波的生物效应作用机理 1.原始物理作用效应机理和过程 THz波所具有的能量在10-3~10-2eV范围内，具有一定的量子效应，能引起生物大分子的转动、振动和摆动等运动，即可以使分子中的电子在量子转动能级和振动能级之间跃迁，产生对THz波的共振吸收，从而使生物大分子的构象和功能发生变化。 二、THz波的生物效应作用机理 2.THz波的生物热效应 THz波的生物热效应与其他电磁波一样，也是由THz波加热水引起的。 二、THz波的生物效应作用机理 3.THz波的非热效应机理 THz波与氨基酸、肽和蛋白质的相互作用 THz波与DNA的相互作用 THz波与糖类的相互作用 THz波与氨基酸、肽和蛋白质的相互作用 THz辐射与氨基酸溶液的相互作用主要为分子转动和振动模式间的相互作用。 对于蛋白质来说，其作用主要体现在蛋白质的集体振动模式。蛋白质分子吸收THz电磁波的能量，可能会引起该分子体系中的小分子氨基酸残基的转动能量增加，从而使转动量子处于高激发态，引起蛋白质分子的转动能量的增加，使它们的构象或结构发生很大的变化，最终对蛋白质分子的生物功能产生很大影响。 THz波与DNA的相互作用 实验表明，DNA中的成分通过转动和振动及氢键的摆等运动模式的触发以共振方式吸收THz波的能量，这种触发会改变DNA分子的构象和功能。 THz波与糖类的相互作用 研究者将几种糖衍生物的THz光谱吸收峰与红外光谱的OH伸缩振动峰作了对比，研究表明THz光谱吸收峰对应的是涉及到分子间氢键振动的直接关系，不是只对应用于某一化学键，说明THz波与糖类分子的作用大多体现在与氢键的作用。 二、THz波的生物效应作用机理 4.THz波的危害性 在某些特定照射条件下，脂质体细胞膜的通透性会发生变化，也可对淋巴细胞产生基因毒性。 积累效应：6hTHz照射会引起淋巴细胞的基因不稳定。 暴露于低水平太赫兹辐射可干扰蛋白质识别过程。 小鼠暴露于3.6THz的高功率（15mW/cm3）辐射30min，造成行为变化，在短时间（5min）暴露却检测不到明显变化。 THz辐射可能影响生理功能，但只在特定条件下（高功率、长时间、特定频率）。 三、THz波在生物医学中的应用 THz在生物医学上的应用前景很大，在皮肤癌的诊断和治疗、DNA的检测、THz断层成像、THz药物分析和检测等方面都显示了强大的功能和成效。 基于对蛋白质及基因特性的研究，可建立起THz生物分子诊断技术。 三、THz波在生物医学中的应用 THz波的生物成像 离体乳腺癌组织的肿瘤光学显微镜病理图片与THz成像图片 三、THz波在生物医学中的应用 无标识DNA检测 由于DNA分子的振动能级处于THz频段，利用THz对生化反应的转动吸收谱的研究，可以得到反应中的分子运动状况信息，替代目前比较常用的DNA荧光标识分辨技术。 优点： 不需要增加额外的步骤 提高了基因检测的精度 THanks 谢 谢！ 放映结束 感谢各位批评指导！ 让我们共同进步