飛秒激光由於(yu) 其超快時間特性和超高值功率特性在生物學国产成人在线观看免费网站領域取得了重大的成功,飛秒激光與(yu) 生物材料作用的機理研究引起了眾(zhong) 多學者的濃厚興(xing) 趣,通過近數十年的研究已經得到了突破性的進展,本文綜述了飛秒在現代生物學領域中的一些国产成人在线观看免费网站,包括激光生物效應,活細胞微手術,直寫(xie) 微納加工国产成人在线观看免费网站,細胞成像等.
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1.飛秒激光特點
1960 年 7 月，美國人 Mahaan 博士研究出世界上第一台激光器(紅寶石激光器)。激光作為(wei) 一種新型的光源具有以往光源所不具有的一係列優(you) 點，如高強度、高方向性、高單色性、高相幹性。此後，激光技 術得到了飛速發展，其中一個(ge) 重要方向就是向輸出脈寬越來越窄的脈衝(chong) 方向發展。到目前為(wei) 止，脈衝(chong) 持續時間已由納秒(ns)、皮秒(ps)壓縮至飛秒(fs)，甚至至阿秒(as)級。故飛秒激光的脈衝(chong) 持續時間遠短於(yu) 熱平衡時間(10−12 s 數量級)，所以在與(yu) 物質作用時，飛秒激光注入的能量被集中在一個(ge) 空間極小的範圍內(nei) ， 其能量幾乎不會(hui) 被傳(chuan) 遞到直接作用區以外，對作用區周圍的熱影響極小。由於(yu) 聚焦激光的焦斑尺寸極小， 能量密度極高，能量的利用率亦大大提高。這使得被作用區域的溫度在極短時間內(nei) 升到極高，遠超過材 料的液化和氣化溫度，促使物質發生高度電離，達到等離子態。同時，由於(yu) 飛秒激光的強度在空間上一 般呈高斯分布，即激光焦斑中心強度最大，而隨著向邊緣的過渡其強度逐漸減弱，因此，飛秒激光能在 極短的時間、極小的空間和極端的物理條件下對生物細胞進行作用。
飛秒激光在生物方麵的国产成人在线观看免费网站，飛秒激光在材料科學領域所表現出來的微納加工和處理優(you) 勢在生命科學方麵同樣適用，其在生物體(ti) 內(nei) 所能實現的三維精確微創手術為(wei) 醫學領域的發展提供了新的機會(hui) 。在對細胞和組織的處理和切除方麵，飛秒激光已逐漸成為(wei) 一個(ge) 重要的工具，並取得了很多令人振奮的實驗結果。
飛秒激光亞(ya) 細胞器手術。為(wei) 了研究細胞的生長、運動、新陳代謝、有絲(si) 分裂、分化和凋亡等行為(wei) ，需要對細胞內(nei) 的細胞骨架 或細胞器進行處理，傳(chuan) 統的工具由於(yu) 空間分辨率不高且對細胞損傷(shang) 較大製約著該領域的發展，飛秒激光 的出現無疑為(wei) 該領域注入了新的活力。 2006 年哈佛大學 hmar 等人采用飛秒激光手術在活細胞內(nei) 切割了單根肌動蛋白絲(si) ，研究其收縮動力 學及細胞形狀的變化，如圖 1 所示。
日本大阪大學采用飛秒激光在活的 NIH3T3 細胞內(nei) 切割了單根肌動蛋 白絲(si) ，發現切割後十分鍾後，斷裂的肌動蛋白絲(si) 重新愈合，從(cong) 而實現了對細胞內(nei) 纖維解聚和組裝的人 為(wei) 調控，為(wei) 各種細胞內(nei) 動力學過程的研究奠定了基礎。 大阪大學用飛秒激光手術在海拉細胞中實現了單個(ge) 線粒體(ti) 的蝕除，而沒有破壞細胞周圍其它結構， 實驗後 12 小時，被手術的細胞進行了正常的有絲(si) 分裂。德國耶拿大學的 TirlaPur 等人用飛秒激光在植 物細胞裏實現了半個(ge) 葉綠體(ti) 的蝕除，国产成人在线观看免费网站 80 MHz 欽籃寶石激光對人類的染色體(ti) 進行點蝕除和線切割,同 時国产成人在线观看免费网站原子力顯微鏡對細胞進行觀察。
2.飛秒激光細胞膜手術。 由脂和蛋白質分子構成的細胞膜是防止細胞外物質進入細胞的屏障，它保證了細胞細胞內(nei) 環境的相 對穩定，使各種生化反應能夠有序進行。細胞膜的流動性不僅(jin) 是膜的基本特性之一，也是細胞進行生命 活動的必要條件。通過膜脂質流動性的改變可反應出細胞膜的功能狀態及膜受損傷(shang) 的程度，同時，膜的 流動性也決(jue) 定了其具有自動愈合的能力。細胞膜與(yu) 飛秒激光結合具有廣泛的国产成人在线观看免费网站前景，如細胞融合、細胞分離、轉基因、輔助受精等。 2002 年，Tirlapur 等人用欽藍寶石飛秒激光器產(chan) 生的飛秒激光在細胞膜上產(chan) 生單個(ge) 的!特定位置的瞬 時穿孔，允許 DNA 通過並保存了細胞的完整性。 2005 年，Kohil 等人用飛秒激光對哺乳動物細胞進行亞(ya) 微米細胞膜切割和細胞分離，並保持了細胞 的活性。2008 年，天津大學的王清月等人用波長 800 nm，脈寬 40 fs 的飛秒激光對酵母細胞進行融合， 同時用 ccd 檢測細胞的融合過程，靶細胞在手術 160 分鍾後成功實現了細胞融合，如圖 2 所示。
3.飛秒激光生物活體(ti) 手術。展研究無疑是對醫學技術水平的一大挑戰。飛秒激光作為(wei) 一項新興(xing) 技術，自產(chan) 生以來對生物活體(ti) 的研 究就非常受人們(men) 的重視。 國內(nei) 外學者利用飛秒激光在生物活體(ti) 上開展了大量的研究工作，其中最為(wei) 成熟並在臨(lin) 床上有国产成人在线观看免费网站的 是飛秒激光角膜屈光手術和角膜移植手術，該技術的国产成人在线观看免费网站使手術本身更安全並且術後視覺質量恢複的更 好，此外還有不少的研究停留在實驗階段，如斯坦福大學 Ginzton 實驗室使用飛秒激光對線蟲的軸突 進行外科手術，手術後這些軸突實現了功能性再生，采用飛秒激光手術對細胞和組織的修正和切除在生 物和醫學領域逐漸成為(wei) 一個(ge) 重要的工具，在神經損傷(shang) 再生、組織病變的診斷和治療、皮膚美容等方麵無 疑都具有一定的国产成人在线观看免费网站前景。
通過介紹飛秒激光在在細胞微手術、微納加工和細胞成像等領域中的国产成人在线观看免费网站實例，證明飛秒激光在生物學中的国产成人在线观看免费网站前景將更為(wei) 廣闊。盡管飛秒激光手術具有如此大的優(you) 越性，但在實際的臨(lin) 床中国产成人在线观看免费网站還 比較少，主要由於(yu) 飛秒激光器還存在穩定性、價(jia) 格昂貴、結構龐大、可操作性差和對特殊生物組織的可 複性損傷(shang) 閾值問題等，需要進一步改進和完善。
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