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內(nèi)容簡介

　　本書主要介紹了基于飛秒激光技術(shù)的生物光子學領(lǐng)域的部分研究工作，特別是基于飛秒激光的成像方法、精密手術(shù)和刺激方法、分子調(diào)控方法等，并簡要介紹了飛秒激光在實際臨床醫(yī)學中的應用。在盡量涵蓋基本技術(shù)原理、研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，本書較為深入地探討了飛秒激光作為一種物理方法，對細胞和生命系統(tǒng)在測量、刺激過程中所帶來的變化和機制。由于任何測量手段對被觀測系統(tǒng)都是一種擾動，因此本書從物理、生物和分子的不同角度探討了飛秒激光在研究過程中與生命系統(tǒng)相互作用的物理與生物過程，希望引起讀者對這個本質(zhì)問題的重視。特別是生命系統(tǒng)，它是一種非常精密而脆弱的、易受到擾動而變化的復雜系統(tǒng)，對這個系統(tǒng)的觀測、調(diào)控都比對客觀世界的研究復雜、艱難很多。本書介紹了飛秒激光一系列技術(shù)思路和研究進展，希望能以此為基礎(chǔ)，提煉整理出背后的研究思路，為此領(lǐng)域的初學者提供參考。本書適合生物光子學領(lǐng)域的學生、教師參考，可作為生命科學、生物醫(yī)學工程、光學工程等學科的高年級本科生和研究生教學參考書。

作者簡介

　　賀號，主要集中于生物光子學的研究，使用飛秒激光對細胞內(nèi)的信號和細胞功能進行精確的刺激與調(diào)控，新型成像系統(tǒng)的研究，以及在在體動物上的應用。目前以第一作者或通信作者發(fā)表SCI論文20余篇，其中兩篇發(fā)表于Nature Photonics，兩篇文章獲得Nature Photonics專題報道；參與編寫中/英文學術(shù)專著3部；獲國家自然科學基金支持，兼任中國光學學會生物醫(yī)學光子學會專家委員會委員，獲評日本學術(shù)振興會JSPS Oversea Fellowship，受邀作為東京大學Global Science Course （GSC） Lectureship，受邀參加日本內(nèi)閣資助的ImPACT重大研究計劃。

圖書目錄

目錄
第1章飛速發(fā)展的生物光子學 1
1．1 生命科學與光學的交叉與相互促進 1
1．2 生物光子學簡介 10
1．3 飛秒激光的技術(shù)與特點 15
1．4 飛秒激光生物光子學 20
第2章光與生物介質(zhì)相互作用的基本原理 23
2．1 細胞與組織的基本結(jié)構(gòu)與功能 23
2．1．1 細胞的基本結(jié)構(gòu)與功能 23
2．1．2 組織的基本結(jié)構(gòu)與功能 28
2．2 單光子過程：吸收與散射 30
2．2．1 光與生物組織相互作用分析 30
2．2．2 單光子吸收 32
2．2．3 散射過程 37
2．3 多光子過程：多光子吸收與高階非線性 40
2．4 緊致聚焦的飛秒激光脈沖的生物物理特性 42
2．4．1 飛秒激光與生物組織的相互作用 42
2．4．2 飛秒激光應用于生物組織的特點 45
第3章多光子熒光顯微成像 49
3．1 熒光顯微成像原理 49
3．2 多光子熒光顯微成像的基本原理 56
3．2．1 幾種主要的非線性過程 58
3．2．2 影響成像質(zhì)量的因素 60
3．2．3 多光子熒光成像 63
3．2．4 諧波成像 68
3．3 深層組織熒光顯微成像及其應用 72
3．3．1 多光子熒光在組織成像中的應用 72
3．3．2 腦科學與神經(jīng)成像 77
3．4 相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）成像 89
3．4．1 CARS過程的原理 90
3．4．2 CARS顯微成像技術(shù) 91
3．4．3 CARS成像在細胞成像中的應用 92
3．4．4 CARS成像在組織成像中的應用 93
3．5 受激拉曼散射（SRS）成像 94
3．5．1 SRS過程的原理 95
3．5．2 SRS顯微成像技術(shù) 96
3．5．3 SRS成像在生物分子成像中的應用 97
3．6 多光子激發(fā)在其他成像技術(shù)中的應用 98
3．6．1 多光子光片顯微成像 98
3．6．2 多光子超分辨 99
第4章飛秒激光對細胞分子信號的調(diào)控 101
4．1 飛秒激光刺激產(chǎn)生活性氧自由基 102
4．2 飛秒激光對細胞內(nèi)鈣存儲的調(diào)節(jié) 114
4．3 飛秒激光對腦神經(jīng)信號的成像與調(diào)控 127
4．4 飛秒激光調(diào)控的細胞分子信號通路與應用 133
第5章精密細胞手術(shù) 140
5．1 飛秒激光細胞轉(zhuǎn)染技術(shù)的原理與發(fā)展 140
5．1．1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)簡介 140
5．1．2 飛秒激光與細胞膜的相互作用 142
5．1．3 飛秒激光轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其發(fā)展過程 143
5．1．4 飛秒激光轉(zhuǎn)基因技術(shù)在基因工程中的應用 144
5．2 飛秒激光對線粒體的精密消蝕與可控刺激 150
5．2．1 飛秒激光對生物組織的精密消蝕與可控刺激 150
5．2．2 飛秒激光對細胞的精確手術(shù)――切割線粒體 152
5．3 飛秒激光對細胞骨架和細胞器的精密切割 154
5．4 飛秒激光對神經(jīng)的精密切割與再生誘導 157
5．5 飛秒激光細胞融合 159
5．5．1 細胞融合技術(shù)簡介 159
5．5．2 激光細胞融合技術(shù) 160
5．5．3 飛秒激光對細胞的融合 161
第6章飛秒激光在醫(yī)學上的應用 164
6．1 激光在醫(yī)學檢測中的應用 165
6．1．1 光學相干斷層掃描成像技術(shù) 165
6．1．2 光聲成像系統(tǒng)醫(yī)學檢測 166
6．2 激光在醫(yī)學治療中的應用 167
6．2．1 光遺傳學治療 167
6．2．2 光熱治療法 168
6．2．3 光控納米載體藥物釋放 168
6．2．4 激光誘導的組織焊接與再生 169
6．3 飛秒激光在醫(yī)學治療中的應用 180
6．3．1 多光子光動力治療 180
6．3．2 飛秒激光近視矯正手術(shù) 184
6．3．3 其他基于飛秒激光的外科手術(shù) 188
第7章飛秒激光生物光子學的發(fā)展趨勢 192
7．1 飛秒激光生物光子學應用趨勢 192
7．2 飛秒激光生物光子學的展望 195
參考文獻 197