生物医学工程与生命科学的关系.ppt

细胞生物学长江大学生命科学学院第1页，共16页，星期日，2025年，2月5日生物医学工程定义第2页，共16页，星期日，2025年，2月5日第3页，共16页，星期日，2025年，2月5日生物医学工程与生命科学的关系交叉学科发展的需要巨大产业前景需要了解生物学家的需求细胞生物学是生命科学的基础前沿学科之一第4页，共16页，星期日，2025年，2月5日对生命科学的重大意义生命科学的每一次重大进展都有赖于重要的研究手段和方法的应用16世纪末：光学显微镜的发明?细胞学说X射线的发现（Nobel奖）?医学影像X射线衍射仪?DNA双螺旋结构电泳技术（Nobel奖）?分子生物学核心技术平台PCR仪（1989年Nobel奖）?分子生物学核心技术平台膜片钳技术（1991年Nobel奖）?离子通道质谱技术（2003年Nobel奖）?蛋白质表征人类基因组计划(1990-)?阵列毛细管电泳仪2004年NatureMethods创刊第5页，共16页，星期日，2025年，2月5日医学影像学分子细胞生物学分子影像学分子探针分子成像技术第6页，共16页，星期日，2025年，2月5日生物分子分子探针/对比剂第7页，共16页，星期日，2025年，2月5日国内外现状2000年7月，美国NIH投资2000万美元，开展小动物成像检测方法项目（SAIRPs）研究美国NIH于2000年底成立了的国家生物医学影像与生物工程研究所（NIBIB）2002年8月在Boston会议上成立了美国分子影像学学会2002-2003年美国NIH进一步投资4000万美元，重点发展以细胞和小动物模型为对象的、分子水平的在体检测技术。2004年美国NCI拨款1.55亿美元用于肿瘤成像与分子检测研究。目前世界上已经成立了500多个分子成像中心。第8页，共16页，星期日，2025年，2月5日常用成像技术参数比较NatureReviews2002成像方法空间分辨率时间分辨率测量深度对比剂价格MRI10-100mmMin/hrs无限制钆，镝和氧化铁离子$$$CT50mmMin无限制碘$$超声50mmMinmm微型气泡$$PET1-2mmMin无限制18F，11C，15O$$$SPECT1-2mmMin无限制99mTc（亚稳态锝）111In（铟）$$荧光反射成像FRI1-2mmSec/min1cm荧光蛋白，近红外荧光染料$荧光介导层析成像FMT1-2mmSec/min10cm近红外荧光染料$$生物发光成像BLI几mmMincm萤光素$$活体显微成像1mmSec/min400mm荧光蛋白，发光蛋白，近红外荧光染料$$$第9页，共16页，星期日，2025年，2月5日报告分子的种类PET和SPECT—检测?射线18F，11C，15O，99mTc，111In（铟）灵敏度：10-10-10-12mol/L光学成像—检测可见光和近红外光荧光蛋白，近红外荧光染料、荧光素酶灵敏度：10-9-10-17mol/LMRI—检测无线电波氧化铁离子、钆、镝灵敏度：10-3-10-5mol/L第10页，共16页，星期日，2025年，2月5日肿瘤的分子成像生物发光成像(luciferase)MRI分子成像(转铁蛋白-单晶体氧化铁的纳米颗粒)PET分子成像(18F-FDG)第11页，共16页，星期日，2025年，2月5日多模式分子成像

PET/CT?动物模型：荷LS174T肿瘤(高表达癌胚抗原)的无胸腺鼠?分子探针：124I-抗CEA单链抗体分子成像：24h后ConcordeFocusmicroPETImtekmicroCT第12页，共16页，星期日，2025年，2月5日光学分子成像是分子成像的发展主流之一SpecialSectiononBiologicalImaging,SCIENCEVOL3004APRIL2003FocusonOpticalImaging,NatureBiotechnology,Vol.21No.11,November2003SpecialSectiononMultiphotonMicroscopy,JournalofBiomedicalOptics,Vol.8No.3,2003FocusonOpticalImaging,CurrentOpinioninBiotechnology,V