人血液荧光的光谱特性及其物质来源.pdf

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1、万方数据第26卷，第7期2o6年7月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAmalysisV01．26，No．7，ppl310—1313July，2006人血液荧光的光谱特性及其物质来源李步洪1’2，张镇西1，谢树森2，陈荣21．西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室，生命科学与技术学院，生物医学工程研究所，陕西西安7100492．福建师范大学，医学光电信息科学与技术教育部重点实验室，激光与光电子技术研究所，福建福州350007摘要取健康人的静脉血，首次实验测量了人血液的三维荧光光谱，并通过分析荧光激发

2、一发射矩阵研究了血液自体荧光的物质来源。结果表明：人血液的荧光激发一发射对主要有260一630，280一340，340一460，450-520m，它们所对应的内源性荧光物质分别来源于血液中的内源性卟啉，色氨酸，还原烟碱腺嘌呤二核苷酸(磷酸盐)和黄素腺嘌呤二核苷酸。这些物质的荧光激发效率随着激发光波长的变化而表现出显著差异。主题词人血液；激光诱导荧光；吸收光谱；三维荧光光谱；激发一发射矩阵；内源性荧光物质中图分类号：C1433文献标识码：A文章编号：1000—0593(2006)07—1310—04引言自体荧光光谱诊断技术以其极高的灵

3、敏度以及无损、安全、快速等优点而成为了当前“生物医学光子学”中的一个重要研究课题。国内外许多研究小组纷纷开展了自体荧光光谱的实验和临床研究，并在早期肺癌、肠癌、子宫癌和胃癌等临床诊断上取得了令人可喜的初步结果。但是，自体荧光光谱诊断方法要真正能够替代现有的组织病理诊断尚有一定距离[1]。究其原因，主要是因为自体荧光光谱的测量要受诸多因素的影响，临床应用中难以获得统一的客观判据。其中，人体组织中的血液含量和分布是影响自体荧光光谱的一个极为重要因素[2’3]。已有的研究结果表明：癌变组织中的血液含量比正常组织中高，所以血液的吸收是分析自

4、体荧光光谱时必须考虑的影响因素[4’5]。国内外虽然有关人体血液荧光光谱的研究报道不少，但血液荧光光谱的实验结果都仅局限于选用现有输出特定波长的激光器作为激发光源，其中以Ar+和He-Ne激光最为典型呻]。与此同时，许多研究还利用了血液的自体荧光光谱实现对某些特殊疾病的临床诊断∽1

5、。传统的荧光发射(激发)光谱只是在某_个激发(发射)波长下扫描，而实际上，荧光是激发波长和发射波长两者的函数。为了完整地描述某种物质的荧光光谱特性，可以通过实验获得它的三维荧光光谱(Three-dimensionalfluorescencespectr啪

6、)。三维荧光光谱表征的是荧光强度随激发和发射波长同时变化的信息，它的三个维度分别是指荧光激发波长、发射波长和荧光强度。三维荧光光谱还被称为激发一发射矩阵(Erllission-excitationnmtrix)、总发光光谱(1、otallulIli—nescencespectr啪)、等高线谱(Contourspectr啪)等。本文首次实验测量获得了在连续波长光源激发下人血液的三维荧光光谱，它能够比二维荧光光谱更加全面地反映出血液的荧光光谱信息，并且通过分析荧光激发一发射矩阵中的荧光激发一发射可得到血液自体荧光的内源性物质来源。这些结

7、果不仅可用于分析血液对组织体自体荧光光谱的影响，而且还可为利用血液荧光光谱进行疾病诊断的可行性和进一步探讨低强度激光血管内、外照射疗法的机理提供理论依据。1实验材料和方法1．1血液样品及处理方法新鲜血液样品取采自健康成年人静脉血，由福州市血液中心提供，用枸橼酸钠抗凝。测量吸收光谱时血液用生理盐水稀释至初始浓度的1％，另一组未经稀释的血液用于三维荧光光谱测量。1．2光谱测量仪器测量血液吸收光谱采用的是PerkimElrner公司的kmb—da950UV／vis／V取spectrometer。血液的三维荧光光谱用Edinburghaml

8、yticalinstruInents公司的FUFs920ConlbinedTcSPCspectrofluorimeterandlifetimespectrometersyst锄测量。收稿日期：2005一04一02。修订日期：2005一08—17基金项目：中国博士后科学基金(2004036138)和福建省自然科学基金(AD310018，2002F008)资助项目作者简介：李步洪，1973年生，福建师范大学激光与光电子技术研究所副教授，博士，现为西安交通大学博士后万方数据第7期光谱学与光谱分析13112结果和讨论2．1人全血的吸收光谱为

9、了能够深入地分析血液的荧光光谱特性以及血液吸收特性对荧光光谱的影响，实验测量了人血液的吸收光谱。结果表明：A，B，0和AB等不同类型血液的吸收光谱之间没有明显差异，典型的人血液的吸收光谱如图1所示，在250～800呦之间，人血液有五个