飛秒激光產(chǎn)生并調(diào)控細(xì)胞線粒體內(nèi)活性氧自由基簇(ROS)的研究.pdf

1、細(xì)胞分子信號傳導(dǎo)系統(tǒng)決定著細(xì)胞的發(fā)育、分裂、病變與存亡，是分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、干細(xì)胞科學(xué)等領(lǐng)域的核心內(nèi)容，對于基因調(diào)控、癌細(xì)胞治療、干細(xì)胞發(fā)育、老齡化等當(dāng)前重大課題具有重要的意義和價值。由于細(xì)胞是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，具有多種分子信號傳導(dǎo)調(diào)節(jié)機(jī)制，目前在這方面的研究依然存在大量的問題尚未闡明。傳統(tǒng)的生化研究手段是利用生物或化學(xué)試劑對細(xì)胞內(nèi)的信號進(jìn)行調(diào)控，但由于分子擴(kuò)散的過程不可控，時間和空間分辨率較低，對于研究細(xì)胞內(nèi)若干信

2、號傳導(dǎo)的動態(tài)過程問題較為困難。
　　飛秒激光技術(shù)的發(fā)展在一定程度上有可能解決這個問題。緊致聚焦的飛秒激光具有在時間和空間上的高度分辨能力，可以在亞微米的尺度上直接作用于細(xì)胞內(nèi)任意一點(diǎn)，從而對細(xì)胞內(nèi)某些分子信號進(jìn)行精確的調(diào)控和跟蹤研究。飛秒激光脈沖峰值功率極高，而脈沖持續(xù)時間極短，積累熱效應(yīng)小，對細(xì)胞的直接傷害較小，而且可以通過激光參數(shù)的調(diào)整來控制。因此，飛秒激光技術(shù)為細(xì)胞內(nèi)相關(guān)問題的研究提供了新技術(shù)，新思路。本課題擬采用飛秒激光來

3、研究細(xì)胞內(nèi)的一種重要的信號分子，活性氧自由基簇（ROS:reactive oxygen species）。
　　本文利用飛秒激光精確刺激細(xì)胞，探尋飛秒激光在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ROS的原理以及不同參數(shù)的飛秒激光對ROS濃度變化產(chǎn)生的不同影響，為以后研究飛秒激光通過ROS調(diào)控細(xì)胞活動打下基礎(chǔ)，為一些神經(jīng)性疾病的細(xì)胞分子過程提供理論基礎(chǔ)。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　1，闡述總結(jié)飛秒激光在生物光子學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展與應(yīng)用前景。

4、
　　2，闡述線粒體的結(jié)構(gòu)、功能和其對細(xì)胞生命活動的影響；主要分析了鈣離子過載、ROS釋放導(dǎo)致的線粒體功能紊亂和對細(xì)胞造成的影響。
　　3，建立飛秒激光調(diào)制下細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的ROS的理論模型，分別為:
　　(1)飛秒激光作用于細(xì)胞時通過多光子吸收產(chǎn)生的等離子效應(yīng)產(chǎn)生ROS；
　　(2)飛秒激光通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)鈣離子信號的變化產(chǎn)生ROS。
　　4，利用不同功率的飛秒激光刺激細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)ROS水平呈現(xiàn)出不同的變化：當(dāng)