项目名称: 超连续宽频太赫兹光谱技术用于关节软骨组织无创检测研究

项目编号: No.11504372

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 施长城

作者单位: 中国科学院重庆绿色智能技术研究院

项目金额: 20万元

中文摘要: 关节软骨是人体重要结缔组织之一,软骨中的重要成分变化与组织病变有着重要联系。随着人的寿命逐渐延长,与关节相关的疾病,如骨关节炎与软骨退行性疾病也日益受到关注。实现软骨重要成分无创检测对软骨生理与病理以及软骨组织工程研究有重要意义,更对关节相关疾病的早期临床诊断有着极为重要的意义。本项目将运用超连续宽频太赫兹光谱技术开展关节软骨组织重要成分检测的研究,重点研究新鲜软骨组织中水、胶原与蛋白多糖在太赫兹波段的光谱特性,以各成分的标准品光谱检测为基础,结合生物大分子构象、链长以及分子间相互作用力的能级特征,实现对于重要成分太赫兹波段光谱特性的获取与解析。本项目将揭示生物组织成分与宽频太赫兹波相互作用的新现象,为关节软骨组织重要成分的无创检测提供新的技术手段,进而为关节软骨发育、退化及再生研究提供新的检测与评价方法,从而推进宽频太赫兹光谱技术在生物组织检测领域的应用基础研究。

中文关键词: 飞秒激光脉冲;宽频太赫兹光谱技术;空气等离子体;关节软骨;无创检测

英文摘要: Articular cartilage is one of the most important connective tissues in the human body. The pathologic change of cartilage is related to the variation of tissue composition. As the human life span gets longer, the joint related diseases, such as osteoarthritis and cartilage degeneration receives more attention. The non-invasive detection of tissue composition is essential to understand the physiologic and pathologic changes in articular cartilage as well as help the cartilage tissue engineering. It also could benefit the early diagnosis of joint related diseases. In this proposal, the supercontinuum broadband terahertz spectroscopy will be utilized to detect the key tissue compositions in the cartilage. Especially, the terahertz spectroscopic features of water, collagen, and proteoglycan will be mainly investigated. The spectroscopic results of tissue compositions will be obtained, analyzed, and explained by combining the energy level information about the biomacromolecular conformation and chain length as well as basic spectroscopic features from the single composition. The meanings of this project include three aspects. Firstly, the novel phenomenon from the interaction between broadband terahertz wave and cartilage tissue compositions could be explored in this proposal. Moreover, this project may provide a new non-invasive technology for the determination of cartilage tissue compositions. Based on that, the novel evaluation methods may also be developed for the researches in the fields of cartilage development, degeneration, and regeneration. Finally, the broadband terahertz spectroscopy will be further extended and applied in the fields of biological tissue detection and evaluation.

英文关键词: Femtosecond Laser Pulses; Broadband Terahertz Spectroscopy;Air Plasma;Articular Cartilage;Non-invasive Detection

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