專利名稱：基于金納米棒的近紅外光吸收成像方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于金納米棒的近紅外光吸收成像方法，屬于生物醫(yī)學成像及防偽技術領域。
背景技術：
近年來，人們對金納米材料的研究取得了長足的進步，不但可以制備出不同尺寸的金納米粒子，還可以對其形貌加以控制，以調控其光學特性。其中，金納米棒(GNRs)是一種被廣為研究的金納米材料，其制備過程中采用不同的實驗參數(shù)，可實現(xiàn)對長徑比的精確調控。更為重要的是，金納米棒有著獨特的光學性質當入射光的波長與金納米棒自由電子的振動頻率發(fā)生共振耦合時，就會產生表面等離子體共振(surface plasmon resonance, SPR)，且縱向表面等離子體共振峰位(從可見區(qū)到近紅外區(qū))就取決于金納米棒的長徑比。通過控制不同長徑比，可以實現(xiàn)縱向表面等離子體共振峰位置的調控。在生物醫(yī)學領域中，人們一直在探尋能夠進行非介入式在體分析、多組分同時測定和快速在線分析的儀器方法。近紅外光譜分析技術同時擁有上述優(yōu)點，可以實現(xiàn)過程分析和生物體的在體非介入分析和監(jiān)測。因此，使其在生物醫(yī)學領域的應用具有極大的生命力，引起許多研究者的關注。其基本原理仍是基于近紅外光對人體組織的一定的穿透性和對血紅蛋白的選擇性吸收。在癌癥診斷方面，近紅外成像被用于乳腺腫瘤的輔助診斷，現(xiàn)已在臨床實際應用，并日趨普及。在常規(guī)分析中，近紅外光譜的最大優(yōu)勢在于其穿透性強，能夠進行無損、非介入分析。因而除了在生物醫(yī)學領域的應用外，近紅外成像技術也是工業(yè)、 遙感、天文等領域受重視的一種成像方法。近紅外成像技術在近年來成為頗為活躍的一個研究熱點。2000年，白凈等公開了一種數(shù)字化近紅外醫(yī)學成像及異物定位裝置(中國專利公開號CN1241395A); 2002年，日本的三輪直人等公開了一種近紅外熒光照影劑和熒光成像(中國專利公開號 CN99817043. 7)。但是常見的近紅外成像技術都是利用近紅外光穿透性，用近紅外光照射被檢測區(qū)域或者利用近紅外熒光造影劑被激發(fā)光激發(fā)而發(fā)射近紅外熒光，然后接收檢測區(qū)域反射或透射出的近紅外光從而實現(xiàn)成像。然而，利用被測物對近紅外光的吸收來成像的相關技術迄今為止未見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術的狀況提供一種基于金納米棒的近紅外光吸收的成像方法。本發(fā)明的技術方案采用以下步驟
1、根據被測物對近紅外光的吸收特性確定所用近紅外光的波長，然后選擇特定長徑比的金納米棒，使金納米棒在該波長處的吸收峰接近峰位，并測出實際對應的吸收峰峰位；
2、將未用金納米棒溶液處理的被測物固定在近紅外光吸收成像儀的載物臺上，調節(jié)儀器近紅外光光強，CCD攝像機的焦距和進光量，選擇和所用近紅外光的波長一致的濾波片， 拍攝背景圖像；3、配備金納米棒溶液，用金納米棒溶液標記被測物；
4、保持近紅外光吸收成像儀的各項設置不變，用對應于金納米棒吸收峰峰位的近紅外光照射用金納米棒處理后的被測物，用CCD攝像機接收被測物的圖像；
5、對獲得的圖像進行處理，即得到被測物的近紅外光吸收圖像。用金納米棒標記被測物的方法包括偶聯(lián)、涂抹、注射等。圖1是近紅外光吸收成像儀工作原理示意圖，如圖所示，調節(jié)近紅外光光源發(fā)出強度合適的近紅外光，近紅外光透過載物臺上的被測物，被測物各部分對近紅外光的吸收不同而呈現(xiàn)出吸收圖像，CXD攝像機透過與近紅外光波長一致的濾波片采集被測物圖像，然后由電腦軟件對獲得的圖像進行減色、偽彩等處理，即可得到被測物相關區(qū)域的近紅外光吸收圖像。金納米棒溶液的吸收強度與金納米棒溶液的濃度的關系如圖2所示，圖中編號越大的金納米棒溶液濃度越大，可以看出在一定透過深度下，金納米棒溶液的吸收強度與金納米棒溶液的濃度成正相關。因此可以通過測量吸收圖像某一區(qū)域的吸收強度，由金納米棒溶液的吸收強度與金納米棒溶液的濃度關系分析出該區(qū)域金納米棒溶液的大致濃度，從而用來對金納米棒溶液在被測物中的濃度分布做定性分析。通過控制反應條件，我們合成了不同長徑比的金納米棒，其相應的吸收光譜如圖3 所示。隨著金納米棒長短軸的增大，金納米棒的吸收峰峰位逐漸紅移，從而獲得不同吸收峰峰位的金納米棒。在應用過程中可根據需要選擇不同波長的近紅外光進行吸收成像，以獲得最好的成像效果。例如在涉及到本身具有近紅外輻射的物質時，可選擇遠離該波段的近紅外光進行成像，以降低物質本身輻射的干擾。本發(fā)明可應用于小動物活體成像，防偽標記等方面。本發(fā)明具有響應速度快、信噪比高、穿透性強、所需成像設備簡單經濟、可進行多組分同時無損檢測等優(yōu)點。


圖1是近紅外光吸收成像儀工作原理示意圖； 圖2是金納米棒溶液的吸收強度與金納米棒溶液濃度的關系； 圖3是不同長徑比的金納米棒的吸收光譜；
圖4是吸收峰峰位位于810 nm的金納米棒的吸收光譜及透射電鏡照片； 圖5是老鼠腿部皮下注射金納米棒后的近紅外光吸收成像圖； 圖6是防偽標記成像圖。
具體實施例方式
下面通過實施例所體現(xiàn)的具體實施方式
，對本發(fā)明作進一步的闡明。實施例1
(1)控制合成條件合成特定長徑比的金納米棒，使金納米棒的吸收峰位于810nm附近 (見圖4)，離心水洗，去除合成金納米棒過程殘留的反應物質，用紫外光譜儀測出金納米棒的吸收光譜(2)將未注射金納米棒溶液的老鼠固定在近紅外光吸收成像儀的載物臺上，調節(jié)儀器近紅外光光強，CXD攝像機的焦距和進光量，選擇810 nm的濾波片，拍攝背景圖像；
(3)將濃度為8nM的金納米棒溶液0. 02 mL注射到老鼠的腿部；
(4)保持近紅外光吸收成像儀的各項設置不變，對注射金納米棒溶液后的老鼠拍攝圖像；
(5)操作軟件對所得圖片進行減色、偽彩、疊加處理即得到老鼠腿部皮下注射金納米棒后的近紅外光吸收圖像。圖4是老鼠腿部皮下注射金納米棒后的近紅外光吸收成像圖，由圖中可以看出所得的吸收成像圖對比度高，圖像清晰，老鼠右后腿腿部注射金納米棒的區(qū)域清楚可見，與之相對照的老鼠左后腿腿部沒有明顯吸收信號。實施例2
(1)控制合成條件合成特定長徑比的金納米棒，使金納米棒的吸收峰位于810nm附近 (見圖4)，離心水洗，去除合成金納米棒過程殘留的反應物質，用紫外光譜儀測出金納米棒的吸收光譜(2)將未用金納米棒溶液處理的紙張固定在近紅外光吸收成像儀的載物臺上，調節(jié)儀器近紅外光光強，CXD攝像機的焦距和進光量，選擇810 nm的濾波片，拍攝背景圖像；
(3)將濃度為8nM的金納米棒溶液作為防偽油墨在紙張上涂抹書寫出特定防偽符號， 待金納米棒溶液干燥后用另外一張紙粘貼在涂有防偽符號的紙上將防偽符號遮蓋；
(4)保持近紅外光吸收成像儀的各項設置不變，對涂有金納米棒溶液防偽符號的紙張拍攝圖像；
(5)操作軟件對所得圖片進行減色、偽彩處理即得到防偽符號圖像，而在白光下觀察則看不見符號痕跡。圖6 (a)是白光下用金納米棒溶液處理過的白紙的圖像，圖6 (b)是防偽標記的近紅外光吸收成像圖。由圖中可以看出，白光下在白紙上防偽標記區(qū)域完全看不到任何防偽標記的痕跡，而利用近紅外光吸收成像技術則可以得到非常清晰的防偽標記圖像。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和本發(fā)明的優(yōu)點。上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，其中提到的近紅外光波長包含但不僅限于810 nm。本行業(yè)的技術人員應該了解。本發(fā)明不受上述實施例的限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下， 本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種基于金納米棒的近紅外光吸收成像方法，其特征在于包括如下步驟1)根據被測物對近紅外光的吸收特性確定所用近紅外光的波長，然后選擇特定長徑比的金納米棒，使金納米棒在該波長處的吸收峰接近峰位，并測出實際對應的吸收峰峰位；2)將未用金納米棒溶液處理的被測物固定在近紅外光吸收成像儀的載物臺上，調節(jié)儀器近紅外光光強，CCD攝像機的焦距和進光量，選擇和所用近紅外光的波長一致的濾波片， 拍攝背景圖像；3)配備金納米棒溶液，用金納米棒溶液標記被測物；4)保持近紅外光吸收成像儀的各項設置不變，用對應于金納米棒吸收峰峰位的近紅外光照射用金納米棒處理后的被測物，用CCD攝像機接收被測物的圖像；5)對獲得的圖像進行處理，即得到被測物的近紅外光吸收圖像。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，用金納米棒標記被測物的方法包括偶聯(lián)、 涂抹、注射。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，對獲得的圖像進行處理包括對所得圖片進行減色、偽彩、疊加處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于金納米棒的近紅外光吸收成像方法。在合成過程中，改變反應條件可以調控金納米棒的長徑比，進而控制其吸收峰峰位。成像時，用金納米棒標記被測物，調節(jié)光源發(fā)出近紅外光透過被測物，金納米棒標記的被測物各部分對近紅外光的吸收不同而成像，用CCD攝像機采集被測物圖像，即可得到被測物的近紅外光吸收圖像。本發(fā)明具有響應速度快、信噪比高、穿透性強、所需成像設備簡單經濟、可進行多組分同時無損檢測等優(yōu)點。
文檔編號A61B5/00GK102488524SQ201110385408
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2011年11月29日
發(fā)明者何定飛, 喻學鋒, 王佳宏 申請人:武漢大學