發(fā)布時間：2016-12-24 12:21

  本文關(guān)鍵詞：超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的搭建及其在中藥藥性判別中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2015年

超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的搭建及其在中藥藥性判別中的應(yīng)用

龐靖祥  

【摘要】：中藥藥性的客觀化判別和評價是制約中藥現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵問題之一,也是中醫(yī)藥研究的難點和熱點。中藥藥性是藥物與治療相關(guān)的性質(zhì)和效能,它用極其精煉的語言表述一味藥或者一類藥的臨床效用,概括臨床效用的范圍、屬性和特征,是溝通理論和臨床實踐的橋梁和紐帶。但是傳統(tǒng)中藥藥性理論在其形成、發(fā)展和應(yīng)用的過程中,由于受當(dāng)時對自然界的認(rèn)識水平所限,對藥性的認(rèn)知主要來源于經(jīng)驗的積累,表述存在模糊性和主觀性,這使中藥在臨床應(yīng)用過程中缺少可供參考的客觀化、定量化的指標(biāo),影響中藥的安全性和有效性。如何揭示中藥藥性的科學(xué)內(nèi)涵,實現(xiàn)中藥藥性的定量化和客觀化,成為中藥研究亟待解決的問題。中藥材所含物質(zhì)成分復(fù)雜,要把中藥藥性研究建立在藥效清晰的每個化學(xué)成分的基礎(chǔ)上是相當(dāng)困難的,這就需要在尚不清楚全體化學(xué)成分的情況下,實現(xiàn)對整體的評價,而目前的理化鑒定很難實現(xiàn),要想取得質(zhì)的突破則必須另尋它路。超微弱發(fā)光(Ultra Weak Luminescence, UWL)是自然界一個普遍的生命現(xiàn)象,廣泛存在于動物、植物及微生物等各種生物系統(tǒng)之中,是生物體固有的一種功能。超微弱發(fā)光來源于生物分子從高能態(tài)到低能態(tài)的躍遷,對生物系統(tǒng)外界環(huán)境影響和內(nèi)部變化有高度的敏感性,并與生物系統(tǒng)的光合作用、氧化代謝、信息傳遞、細(xì)胞的增殖、分化與凋亡等重要生命活動關(guān)系密切,因此通過對超微弱發(fā)光的探測和分析能夠獲得生物系統(tǒng)內(nèi)部的整體信息。超微弱發(fā)光強度極其微弱,超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的搭建可以為超微弱發(fā)光檢測提供實驗條件,該系統(tǒng)具有無侵入性、靈敏度高、快速、可靠的優(yōu)點,能夠為生物系統(tǒng)提供一個反映整體信息的綜合指標(biāo)。超微弱發(fā)光是從整體上反映生物系統(tǒng)內(nèi)部信息,且生物光子探測系統(tǒng)在探測的過程中對樣本無任何破壞,保證了樣本的原有性質(zhì)不變。目前超微弱發(fā)光已經(jīng)在植物種子、腫瘤細(xì)胞的分類和鑒別中展開了廣泛的研究,但是在中藥材的分類鑒別,尤其是中藥藥性的鑒別中尚未見相關(guān)報道。本文擬通過建立超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng),來探索一種能夠真正反映中藥藥性的評價新方法和新模式,這對于揭示中藥藥性的科學(xué)內(nèi)涵,實現(xiàn)中藥藥性的定量化和客觀化,具有重大意義。主要研究內(nèi)容：第一部分超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的搭建超微弱發(fā)光強度極其微弱,用一般的檢測方法很難檢測到,所以必須采用靈敏度高和背景噪聲低的光電探測儀器才能進行有效的探測。課題組在充分借鑒其它儀器系統(tǒng)和公司開發(fā)的相關(guān)類似檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合本課題的研究特點,聯(lián)合荷蘭Meluna R. V公司共同研發(fā)搭建了超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)。搭建的超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)采用高靈敏度的端窗性光電倍增管,增加了探測表面積,提高了探測效率。設(shè)計上模塊化和自動化的特點為儀器系統(tǒng)的維護和使用提供了便利,減少了人為干擾對實驗結(jié)果的影響。系統(tǒng)的暗室設(shè)計既有利于樣品的放置和檢測,通過開關(guān)的特殊設(shè)計減少了外界光線的影響。對系統(tǒng)整體進行電磁屏蔽設(shè)計,外部電源采用專業(yè)濾波器電源,減少外部電磁信號及電流波動對超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的干擾。濾光片系統(tǒng)采用高透光率長通濾光片,其由于磷光現(xiàn)象導(dǎo)致的背景噪聲除GG395達(dá)77CPS和GG455達(dá)22CPS以外,其余濾光片均低于15CPS,相較于樣品光強可忽略不計,同時濾光片系統(tǒng)為中藥材延遲發(fā)光光譜分布檢測提供了技術(shù)支持。最終通過實驗驗證,在光電倍增管制冷至零下22-25℃的條件下,本課題搭建的超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)在"Background"模式下的背景噪聲為10CPS左右；在"SE measurement"模式下的背景噪聲在15CPS左右,其儀器的高信噪比為干燥中藥材的超微弱發(fā)光檢測提供了條件。第二部分延遲發(fā)光與中藥藥性的相關(guān)性第一,基于搭建的超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng),探討干燥中藥材粉末延遲發(fā)光的影響因素,優(yōu)化實驗條件,建立中藥材延遲發(fā)光實驗技術(shù)體系。實驗發(fā)現(xiàn)不同的激發(fā)光源,樣品的含水量,樣品的顆粒大小對延遲發(fā)光有著明顯的影響。為了使后續(xù)實驗結(jié)果具有可比性,我們將實驗條件確定為：室溫22℃,RH50%；光電倍增管制冷時間2小時,制冷最低恒定溫度為零下20-23℃；盛放中藥樣品的平皿直徑5cm,5g中藥樣品平鋪在平皿底部；激發(fā)光源為白光,激發(fā)時間為10s；樣品顆粒大小用中藥篩篩選80-120目大小顆粒；樣品含水量控制方式為干燥器中連續(xù)干燥16h；計數(shù)間隔時間為1s,計數(shù)量為200個,連續(xù)重復(fù)測量3次。第二,選取《中國藥典》2010版中根類及根莖類中藥,基于搭建的超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng),檢測中藥材粉末樣品,獲取不同中藥藥性樣品的延遲發(fā)光動力學(xué)曲線,結(jié)合雙曲線數(shù)學(xué)模型及統(tǒng)計熵數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)平均光子數(shù)和相干時間數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)據(jù)擬合分析,獲得表征延遲發(fā)光動力學(xué)曲線的的參數(shù),其中I。反映的是延遲發(fā)光的初始強度,其與樣品本身的性質(zhì)相關(guān)；β是一個指數(shù)因子,它與曲線弛豫衰減的速率相關(guān)；T是一個特征時間,與樣品的性質(zhì)相關(guān)；N表示的平均光子數(shù)；T表示的是特征時間；S是統(tǒng)計熵樣品的整體有序性相關(guān)。第三,基于獲得的中藥樣品延遲發(fā)光動力學(xué)參數(shù),通過聚類分析將選取的中藥分組,通過比較聚類分析分組與中藥藥性藥效之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)延遲發(fā)光參數(shù)的聚類分析結(jié)果與基于《中國藥典》2010版的中藥寒熱藥性存在較高一致性,驗證延遲發(fā)光可能與中藥寒熱藥性存在相關(guān)性。第三部分不同藥性中藥材的光譜分析第一在本章中,我們利用光譜儀檢測所采用濾光片的技術(shù)性能。實驗結(jié)果顯示所有濾光片的光透過率均在88%-90%之間,具有較高的透光率,可用于超微弱發(fā)光的檢測。第二在上一章節(jié)優(yōu)化的實驗條件下,利用搭建的超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)及長通濾光片系統(tǒng)對中藥材延遲發(fā)光的光譜分布進行檢測,對數(shù)據(jù)進行衰減概率分布整理分析,結(jié)果顯示不同寒熱藥性分組的中藥材的延遲發(fā)光衰減概率分布函數(shù)的Pmax和Ymax存在顯著性差異。第三通過對不同寒熱藥性分組的中藥材的光譜分布比值的分析,我們也發(fā)現(xiàn)在小于610nm范圍內(nèi)的光譜分布比值中,寒性中藥組高于熱性中藥組,而大于610nm光譜范圍的光譜分布比值中,熱性中藥組高于寒性中藥組。從光譜分布的角度驗證了寒熱藥性中藥的客觀差異。第四部分基于延遲發(fā)光的中藥寒熱藥性判別方法第一在前期研究的基礎(chǔ)上,選取153種寒熱藥性的中藥材作為研究對象,按照隨機原則分為實驗組和驗證組。首先對實驗組檢測其延遲發(fā)光動力學(xué)曲線,通過數(shù)據(jù)擬合及計算分析,獲得反映延遲發(fā)光曲線性質(zhì)的參數(shù)分別為初始強度I0、衰減指數(shù)β、特征時間τ、平均光子數(shù)N、衰減時間T和統(tǒng)計熵S。隨后通過Pearson相關(guān)系數(shù)分析這6個參數(shù)的相關(guān)性,將研究參數(shù)篩選為平均光子數(shù)N、衰減時間T和統(tǒng)計熵S。利用實驗組篩選后的參數(shù)對進行Logistic回歸分析,最終結(jié)果顯示平均光子數(shù)N和統(tǒng)計熵S與中藥藥性的判別存在相關(guān)性,可以作為探討中藥藥性的判別指標(biāo),并形成判別公式Y(jié)=1/1+e(-11.981+2.892*X1+0.270*X2),(X1=統(tǒng)計熵S,X2=平均光子數(shù)N),其寒性中藥材的判別準(zhǔn)確率為83.1%,熱性中藥材的判別準(zhǔn)確率為75.6%,整體的判別準(zhǔn)確率為79.4%,整體判別的準(zhǔn)確性較高。第二進一步對訓(xùn)練組利用ROC曲線分析對判別參數(shù)的判別效果進行評價,實驗結(jié)果顯示,通過logistic回歸分析獲得的參數(shù)統(tǒng)計熵S、平均光子數(shù)N,判別公式獲得的整體參數(shù)Y的判別的準(zhǔn)確率分別為83.93%、80.36%、78.57%,判別參數(shù)的臨界閾值分別為3.95、3442.39、0.7914,具有較高的準(zhǔn)確性,可作為客觀化的中藥寒熱藥性判別指標(biāo)。第五部分結(jié)論及創(chuàng)新點一、結(jié)論1.驗證了中藥寒熱藥性與中藥延遲發(fā)光之間存在相關(guān)性；證實延遲發(fā)光技術(shù)可以作為反映中藥藥性基本特征的綜合指標(biāo)；建立了中藥材延遲發(fā)光檢測實驗技術(shù)體系。2.建立基于中藥材延遲發(fā)光動力學(xué)參數(shù)的中藥寒熱藥性判別公式,為中藥藥性的客觀評價提供了統(tǒng)計墑S、平均光子數(shù)N兩個判別指標(biāo)和判別數(shù)學(xué)模型,獲得判別臨界閾值為3.95、3442.39、0.7914,判別的準(zhǔn)確率分別為83.93%、80.36%、78.57%。二、創(chuàng)新點和不足1.首次運用既符合現(xiàn)代科技認(rèn)知的技術(shù)方法又與中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論整體觀相自恰的延遲發(fā)光技術(shù)探討中藥藥性,驗證了中藥材延遲發(fā)光與中藥寒熱藥性之間存在相關(guān)性。但是由于缺少臨床研究,不能揭示中藥藥性的作用機制。2.初步建立基于中藥材延遲發(fā)光的中藥寒熱藥性客觀化的評價方法,為中藥藥性的客觀評價提供了統(tǒng)計墑S、平均光子數(shù)N,綜合判別值Y三個判別指標(biāo),期判別臨界閾值為3.95、3442.39、0.7914,判別的準(zhǔn)確率分別為83.93%、80.36%、78.57%。但是延遲發(fā)光是從整體上判斷中藥藥性,目前不能夠進一步對藥性更細(xì)致分類。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R285.1
【目錄】：

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6 趙占娟;王秀生;檀艷麗;唐志遠(yuǎn);李光;;人食管癌細(xì)胞株的超微弱發(fā)光與延遲發(fā)光[J];醫(yī)學(xué)研究與教育;2009年02期

7 馬世榮;惠延平;郭雙平;程虹;;人肝癌HepG2細(xì)胞超微弱發(fā)光的觀察[J];醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報;2006年02期

8 趙占娟;檀艷麗;王秀生;唐志遠(yuǎn);李光;;食管癌細(xì)胞超微弱發(fā)光的實驗研究[J];軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報;2009年04期

9 趙建喜;耿兆輝;王秀生;趙占娟;李軍;;人食管癌細(xì)胞增殖與超微弱發(fā)光[J];河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年01期

10 康建,初俊杰,陳勝洪,張維啟,李衷武,梅振英;精神分裂癥患者血細(xì)胞化學(xué)發(fā)光及血漿超微弱發(fā)光的初步研究[J];解放軍醫(yī)學(xué)雜志;1990年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張衛(wèi);童建;;過氧化氫對體外培養(yǎng)細(xì)胞超弱發(fā)光的影響[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（二）[C];2007年

2 李亞南;邵健忠;毛樹堅;;草魚免疫前后就血液免疫細(xì)胞和免疫器官的超微弱發(fā)光的研究[A];中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會第七次會議論文摘要匯編[C];1999年

3 李光;陳靜偉;劉品;焦小雪;楊景發(fā);;不同光質(zhì)對蒜的幼苗超微弱發(fā)光的影響[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

4 傅俊杰;董智挺;王勻;鄒珍友;;輻照糖類食品的快速鑒別檢測方法研究[A];中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會第五屆年會暨第四屆東西方食品業(yè)高層論壇論文摘要集[C];2007年

5 楊愛龍;惠延平;鄒永紅;白莉;高宏偉;郭學(xué)青;;應(yīng)用生物超微弱發(fā)光檢測細(xì)菌耐藥性的初步探討[A];中華醫(yī)學(xué)會第七次全國檢驗醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議資料匯編[C];2008年

6 唐永紅;何永紅;譚石慈;邢達(dá);;植物在應(yīng)激反應(yīng)中的超微弱發(fā)光[A];首屆粵港生物物理學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1999年

7 張新華;楊洪強;;水分脅迫下蘋果幼苗與幼樹的超微弱發(fā)光[A];中國植物生理學(xué)會第九次全國會議論文摘要匯編[C];2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 龐靖祥;超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的搭建及其在中藥藥性判別中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋紅霞;小麥隱蔽性害蟲超微弱發(fā)光數(shù)據(jù)分析技術(shù)研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2014年

2 徐芙蓉;基于超微弱發(fā)光檢測輻照含糖食品的研究[D];浙江大學(xué);2012年

3 馬世榮;腫瘤細(xì)胞耐藥性與超微弱發(fā)光關(guān)系的初步研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2006年

4 楊愛龍;電離輻射對人肝癌HepG2細(xì)胞超微弱發(fā)光的影響[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2009年

5 李淑麗;番茄成熟過程中超微弱發(fā)光的研究[D];西北大學(xué);2005年

6 劉天鵬;生物超微弱發(fā)光測量的暗室環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計[D];重慶大學(xué);2007年

7 王文智;激發(fā)光和環(huán)境溫度可調(diào)的超微弱發(fā)光探測系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2008年

8 田珊珊;獼猴桃成熟過程中超微弱發(fā)光的研究[D];西北大學(xué);2007年

9 徐玉喬;逆轉(zhuǎn)HL-60/ADM細(xì)胞后超微弱發(fā)光與氧自由基水平的變化[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2008年

10 龐蕊;小麥籽粒及隱蔽性蟲害的自發(fā)生物光子特性研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：超微弱發(fā)光檢測系統(tǒng)的搭建及其在中藥藥性判別中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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