成像论文汇集（2021-2023）
成像技术作为科学研究和工业应用中的重要工具，其在多个领域的应用正日益深入和广泛。特别是在生物医学、材料科学、化学分析等前沿学科中，成像技术的发展极大地推动了我们对微观世界的认知和理解。随着技术的不断进步，成像技术已经能够实现对生物体内分子和细胞的高分辨率观察，以及对材料微观结构的精确分析。在此背景下，我们特别策划了本期“成像论文汇集（2021-2023）”虚拟专辑，整合了本刊发表的围绕“成像”这一主题的22篇文章，旨在汇聚学术智慧，促进成像技术的交流与合作。欢迎大家关注、阅读和分享！
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基于MALDI质谱成像技术分析莲子中代谢物的组织分布
摘要：该文建立了一种可对莲子中多种代谢物进行高覆盖分析的基质辅助激光解吸附质谱成像(MALDI-MSI)方法，实现了莲子中生物碱类、黄酮类、氨基酸类、脂肪酸类、有机酸类、胆碱类、磷脂类等多种代谢物的组织原位可视化表征。结果表明，生物碱类代谢物主要分布在莲子胚芽中；黄酮类代谢物主要分布在莲子胚芽和种皮中；氨基酸类代谢物在莲子子叶中的含量显著高于莲子胚中；脂肪酸类代谢物在莲子不同组织中的分布差异很小；胆碱类代谢物在莲子胚芽和莲子子叶底部的含量更高，甘油磷酸胆碱在莲子子叶顶部的含量更高；有机酸类代谢物以及绝大多数磷脂类化合物在莲子子叶中的含量高于莲子胚。该研究为评价莲子药物质量、探究莲子中化合物的时-空代谢网络提供了新的技术支持。关键词：莲子;代谢物;基质辅助激光解吸附质谱成像(MALDI-MSI);组织分布1350|543|6<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-04-19正负离子切换扫描质谱成像分析方法及其整体动物体内代谢应用研究
摘要：基于质谱成像(MSI)技术的空间分辨代谢组学方法已经成为生物组织学、肿瘤分子病理诊断和新药药效毒理研究的有力工具。该研究采用敞开式空气动力辅助解吸电喷雾离子化(AFADESI)技术，开发了一种正负离子切换扫描的质谱成像方法。该方法在离子化过程中无需施加高电压，既提高了敞开式离子化质谱成像的操作安全性，还可将生物组织切片，尤其是较大面积的整体动物组织切片中的各类不同性质的内源性代谢物进行高效率解吸和离子化，同时获得多胺、氨基酸、磷脂(正离子模式易电离)和核苷、磷脂酰甘油(负离子模式易电离)等内源性代谢物的空间分布特征。通过正负离子化的同时扫描和质谱成像分析，节省了数据采集的时间和样本切片的数量，扩展了代谢物的覆盖范围，使得一次实验可以成像检出更多种类的代谢物。因此，该方法在整体动物各组织器官的空间分辨代谢组学研究中具有优势，有望从整体动物体内代谢水平深刻理解与生理、病理和药理相关的分子空间分布特征及分子机制。关键词：质谱成像(MSI);空间分辨代谢组学;空气动力辅助解吸电喷雾离子化(AFADESI);整体动物组织590|475|3<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-04-18单颗粒光散射显微成像技术在生化医药分析中的应用
摘要：等离子体纳米颗粒(PNPs)具有体积小、易表面修饰、生物相容性好、毒性低等优点，在生物传感、生物成像、疾病诊断、肿瘤治疗、材料科学等领域得到了广泛的应用。PNPs的光散射光学性质可以通过调节其大小、组成、形貌和微环境来控制，可用于生化和药物分析。此外，由于单粒子散射显微技术具有高空间分辨率和高灵敏度，借助PNPs具有的独特局域表面等离子体共振(LSPR)特性，可在单颗粒水平进行实时成像。根据PNPs的大小、组成、形态、微环境或耦合变化引起的信号变化，研究人员发展了多种显微成像分析方法，主要分为4种，包括散射光谱的波长位移、单粒子散射强度的变化、高通量RGB分析和计数方法。基于纳米颗粒LSPR散射光谱位移变化的方法准确、灵敏，但需要昂贵的单颗粒散射光谱仪和复杂的操作。基于纳米颗粒散射强度变化的方法简单可行，但易受纳米颗粒粒径和曝光时间等因素的影响。高通量RGB分析方法灵敏度高、成本低，但不适用于颜色变化不明显的单颗粒分析，且重复性差。单粒子计数法灵敏度高，但有时粒子分布不均匀，背景杂质的干扰限制了方法的准确度。因此，这4种定量方法各有优缺点。此外，近年来逐渐发展了一些新的定量方法。例如，研究人员开发了新的时间分辨分析定量方法，并将暗场显微镜与偏振器、滤光片等光学器件相结合以消除背景干扰，以及与电化学、拉曼等仪器相结合以扩大应用范围。此外，为提高分析方法的准确度和灵敏度，暗场显微镜与深度学习、云计算、人工智能等现代计算机科学技术的结合，越来越受到人们的欢迎。基于以上原因，该文重点介绍了单粒子光散射显微镜在生化和药物分析领域的应用，总结了近年来的最新研究进展，讨论了单粒子光散射显微镜在定量分析中的几种主要定量方法，提出了未来的发展趋势，以期为相关研究领域的新人提供一定的学术参考。关键词：等离子体纳米颗粒;暗场成像;单颗粒光谱;计数法;RGB颜色分析621|770|1<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-04-18基于显微光谱法的双壳类海洋生物中微塑料的检测方法研究
摘要：建立准确、高效的微塑料分析方法是研究微塑料在环境中的迁移、转化、归趋和生态毒理效应的前提。该研究系统优化了4种消解条件和滤膜种类，建立了用显微红外和拉曼光谱检测海产品中微塑料的方法，确定使用氢氧化钾在40 ℃下消解36 h，并用混合纤维素滤膜过滤的前处理方法。结果显示，大颗粒微塑料可使用显微红外全反射（ATR）、成像模式和显微拉曼单点检测模式进行检测，小颗粒微塑料可使用显微拉曼单点检测模式或显微拉曼和显微红外的成像模式进行检测。该文通过分析典型双壳类海洋生物中的微塑料，系统研究了检测微塑料的光谱方法。关键词：微塑料;双壳类生物;光谱法;分析方法618|1080|7<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：基于高光谱成像技术的配方烟丝组分判别
摘要：应用近红外（1 000～2 200 nm）高光谱成像技术开展了面对像素、面对样本的配方烟丝4种组分（叶丝、梗丝、薄片丝、膨胀丝）的判别研究。以样本高光谱图像的所有像素点光谱数据进行面对像素的组分判别；以样本所有像素点的平均光谱数据进行面对样本的组分判别。采用二阶导数法结合萨维茨基－戈莱平滑（SG）滤波对光谱数据进行预处理。通过面对像素数据的主成分分析，证实了基于面对像素的高光谱数据进行组分判别的可行性，以前5主成分建立的支持向量机模型很好地实现了叶丝与梗丝、叶丝与薄片丝的判别任务。建立了面对样本的4组分的K近邻和支持向量机判别模型，通过连续投影算法和二阶导数法进行特征波长选择，筛选出具有高判别准确率的波段，组分判别率达86.97%。关键词：配方烟丝;组分判别;近红外高光谱成像技术;像素分类;主成分分析;连续投影算法;二阶导数法482|1045|5<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-02-13基于高光谱的黑色签字笔墨水种类鉴别方法研究
摘要：该文提出了高光谱成像技术结合机器学习快速无损鉴别黑色签字笔墨水种类的新方法。采集36支不同品牌型号的黑色签字笔笔迹的高光谱图像，对每支签字笔笔迹的高光谱图像选取18个感兴趣区域，共提取648个平均光谱作为样本集。对450～950 nm的原始光谱进行Savitzky－Golay平滑、Z－Score标准化和两种组合方法光谱预处理，使用线性判别分析（LDA）和随机子空间－线性判别分析（RSM－LDA）分别构建黑色签字笔墨水种类鉴别模型。实验结果表明：不同预处理方法对RSM－LDA模型的鉴别准确率影响较小，而对于LDA模型，组合预处理具有更优的鉴别准确率；相比LDA模型，RSM－LDA模型分类效果更佳，训练集的平均分类准确率达100%，交叉验证平均分类准确率达99.09%，测试集的平均分类准确率达90.70%，每类样本的准确率、精准率、召回率均高于LDA模型分类结果，模型的接受者操作特征曲线下方面积（AUC值）达0.998 3，模型性能良好。因此，采用高光谱成像技术结合RSM－LDA可实现不同品牌型号黑色签字笔墨水的快速无损鉴别。关键词：高光谱成像;黑色签字笔墨水;线性判别分析（LDA）模型;随机子空间－线性判别分析（RSM－LDA）模型525|775|11<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-02-13基于微液节点采样的定量质谱成像技术在包装材料中光引发剂定位与检测中的应用
摘要：该文针对传统方法中光引发剂定量检测耗时长、无空间分辨信息的缺陷，开发了基于微液节点采样－质谱系统的光引发剂定量成像方法，并将其用于包装纸中光引发剂的检测。研究表明，采样探针直接与质谱连接的接口方式具有更高的检测灵敏度，最优萃取剂可在1 min内实现单点采样超过90%的回收率，使得分析物可直接通过外标法定量。将该方法应用于包装纸中光引发剂的成像分析并与传统定量检测方法进行比较。结果显示：建立的成像方法可检测到比传统方法种类更多的光引发剂，且与传统方法的定量结果基本一致。另外，成像方法提供了更多丰富的空间分布信息，这对于包装纸中光引发剂的筛查定位以及指导和改进光固化油墨的涂布配方或工艺具有重大意义。关键词：微液节点表面采样;质谱成像;光引发剂;定量分析;包装纸250|733|0<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-02-13一步水热法制备氮掺杂碳点用于Fe3+检测及细胞成像
摘要：以生物相容性优异的人体必需氨基酸分子色氨酸和苏氨酸为前驱体，通过一步水热法合成了水溶性良好的蓝色荧光氮掺杂碳点（N－CDs）。采用高分辨率透射电镜、X射线衍射光谱、X射线光电子能谱、傅里叶红外吸收光谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱对其结构、组成和光学性质进行研究。结果表明所制备的N－CDs尺寸均一，平均粒径为4.1 nm，具有与石墨相似的结构；表面含有羟基、羧基、氨基等官能团，亲水基团的存在使其具有良好的水溶性；碳、氮、氧元素的含量分别为70.8%、8.4%和20.8%；该碳点具有良好的耐盐性和光稳定性，在pH值为弱酸和中性时荧光稳定，荧光量子产率高达87.09%。由于碳点表面的含氧官能团可与Fe3+发生络合反应使其荧光猝灭，基于该反应建立了检测生活饮用水中Fe3+的分析方法。方法在1～20 μmol/L和20～50 μmol/L范围内呈现良好的线性关系，检出限（S/N = 3）为0.36 μmol/L。用于瓶装饮用矿泉水中Fe3+的检测，加标回收率为97.3%～107%，相对标准偏差不大于2.0%。采用HL－7702细胞进行细胞毒性研究，该碳点表现出较低的细胞毒性，具有良好的生物相容性，并成功用于HL－7702细胞体外成像，实现了细胞中Fe3+的可视化。该碳点优异的光学性能使其在分析检测及细胞成像领域具有巨大的应用潜力。关键词：碳点;水热合成;荧光猝灭;细胞成像;Fe3+检测778|1108|3<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2023-01-04过氧化氢激活的纳米药物用于原位自生磁共振成像和热成像
摘要：恶性肿瘤的早期检测在降低死亡率方面发挥着关键作用。双模态生物医学成像策略能够为癌症的精确诊断提供更多的可用信息，成为当前研究热点。该文通过简便的一锅水热法制备了高度生物相容的多功能纳米粒子（CuSSe NPs），可以特异性响应肿瘤部位过量的过氧化氢（H2O2），实现Cu（Ⅰ）向Cu（Ⅱ）的转化，可作为原位自生磁共振成像（MRI）造影剂用于肿瘤诊断。此外，由于近红外（NIR）区域的强吸收，CuSSe NPs表现出良好的光热转换性能，可作为体内实时癌症监测的光热成像剂。血液分析结果表明CuSSe NPs具有较好的生物相容性，无急性、长期毒性。该纳米材料已被证明是一种潜在的纳米探针，可用于临床癌症治疗中具有高肿瘤对比度的双模态成像。关键词：过氧化氢激活;原位自生磁共振成像;热成像;近红外二区;癌症诊断260|528|1<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2022-07-01基于激发态分子内质子转移的新型聚集诱导荧光探针用于硫化氢的检测及细胞成像
摘要：该文使用4-乙酰氨基苯甲醛和碳酸肼一步法合成了一种具有聚集诱导荧光（AIE）特性的高效新型荧光探针1。通过荧光发射光谱、紫外光谱、粒度粒径分析、扫描电子显微镜和DFT理论计算讨论了探针1的AIE特性，证明了探针的发光机理是激发态分子内质子转移（ESIPT）效应。探针1在DMSO－H2O（1∶9，体积比），pH 7.4（PBS，0.2 mol/L）体系中可定量检测0～25 µmol/L范围内的H2S，检出限为0.27 µmol/L。此外，探针1不仅成功用于实际样品中H2S的检测，还可应用于活HeLa细胞中外源性H2S的荧光成像。并将其用于构建超灵敏逻辑门。利用探针1制备的简单便携经济的检测试纸，能够实时有效地视觉检测H2S。该研究有望为各种生理过程和食品样品中H2S的检测提供可靠有效的新思路与新方法。关键词：硫化氢;激发态分子内质子转移;聚集诱导荧光（AIE）;食品样品;细胞成像557|1062|1<图文摘要><HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2022-06-22
