近红外显微图像技术及其在生物学中的应用

近红外显微图像技术及其在生物学中的应用

中国农业大学

硕士学位论文

近红外显微图像技术及其在生物学中的应用

姓名：王冬

申请学位级别：硕士

专业：分析化学

指导教师：闵顺耕

20070601

近红外显微图像技术及其在生物学中的应用

中国农业大学硕士学位论文摘要

摘要

近红外显微成像技术是在ＦＴＩＲ显微技术的基础上发展起来的，近红外显微成像技术的优势在于对成像的干扰小，非破坏性，可以适应鲜活组织原位测定和对培养液中的组织或细胞进行直接的测定。本文以干烟叶、鲜叶片和肌肉组织为样品，研究了近红外显微图像的实验中的波数分辨率、空间分辨率、不同的波数范围以及不同的图像采集方式对化学成分成像的影响，运用主成分分析的方法提取特定化学成分分布的图像信息．并与相关光谱成像图进行比较，以识别叶片中的化学成分分布。

研究结果如下：（１）波数分辨率对天然样品的主成分特征向量的轮廓无明显影响，特定化学成分对应的特征向量的维数没有变化。（２）鸡胸部肌肉组织样品采用空间分辨率６．２５ｕｍＸ６．２５ｔ．ｔｍ所采集的图像效果较好；而对干烟叶和鲜叶片样品，采用空间分辨率２５¨ｍ×２５ｐｍ所采集的图像效果较好。（３）波数范围对鸡胸部肌肉组织样品的近红外显微图像的影响比较显著，采用不同的波数范围进行主成分分析，载荷矩阵（特征向量阵）会发生变化，可能使同一种化学成分出现在不同的特征向量上。（４）厚度约为１５０微米的鲜叶片样品采用反射的图像采集方式所采集的图像效果较好。（５）对干烟叶样品的近红外显微图像采用了主成分分析的方法提取其特征向量，并将第二主成份特征向量与淀粉的近红外光谱对比，特征向量与标准物质光谱的相关系数达到０．９７７９，表明第二主成分的特征向量主要源于淀粉，第二主成分得分图像主要代表了干烟叶中淀粉的分布；将干烟叶样品的第二主成份得分图像与干烟叶样品的淀粉相关光谱成像图进行对比，结果表明相关光谱成像图和相应的得分图像的分布形状和趋势基本一致；对干烟叶中的淀粉、烟碱、葡萄糖、纤维、蛋白质和果糖做相关光谱成像图，以确定干烟叶中的化学成分分布。（６）对鲜叶片样品的近红外显微图像做淀粉、葡萄糖、果糖、纤维、蛋白质和水的相关光谱成像图，以确定鲜叶片中的化学成分分布。

近红外显微图像技术以其干扰小．非破坏的特点，在生物学领域将有广阔的应用前景，尤其化学成分分布的确定，体现了其原位分析和无损分析的优势。用更好的光谱剥离算法以得到更多化学成分的分布仍有待于进一步的研究。关键词：近红外显微镜，化学成像，微区分析

近红外显微图像技术及其在生物学中的应用

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ（ＮＩＲ）ｍｉｃｒｏ—ｉｍａｇｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆＦＴＩＲｍｉｃｒｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆＮＩＲｍｉｃｒｏ－ｉｍａｇｅａ∞ｌｉｔｔｌｅＪｎｔｅｆｆｅｒｅｒ，ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｎｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｔｏｔｈｅｆｒｅｓｈｔｉｓｓｕｅａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔ

ｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｔｏｔｈｅｃｅｌｌｓｉｎｔｈｅｃｕｌｔｕｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓａｃａｄｅｍｉｃｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｎｇｅｓｏｆｗａｖｅｎｕｍｂｅｒａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆｉｍａｇｅ－ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ

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ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅ

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ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｔｈｅｌｅａｖｅｓ．

Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅ嬲ｆｏｌｌｏｗｓ：（１）Ｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｈａｄｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｔｈｅｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒｓｆｏｒｔ …… 此处隐藏：12876字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……