数据量的不断增长给信息存储带来巨大挑战。脱氧核糖核酸(DNA)具有寿命长、稳定性好、维护率低和容量高等先天优势,被公认为一种有潜力的自然信息存储介质。鉴于此,提出一种新的DNA信息存储方案,该方案采用Raptor码将二进制文件转换为DNA碱基序列,并结合DNA自身结构的特点引入四进制RS(Reed-Solomon)纠错码,保障信道传输的可靠性,此外提出GC(鸟嘌呤和胞嘧啶碱基)含量及均聚物的筛选方案,降低DNA的合成、测序难度及错误率。最后将文本、图片和音频等不同格式的文件分别通过该存储框架后编码为碱基序列,并进行生物实验合成DNA以实现信息的存储。实验结果表明:基于Raptor码的DNA存储框架的每个碱基的平均编码效率为1.49 bit,使用生物实验合成的DNA能够无错误恢复文件,具有良好的信息存储性能。

为了更好地选择临床激光医疗曝光参量,采用有限元数值计算方法,模拟了脉冲激光与连续激光对人皮肤组织的光热作用及导致的温度变化效应,比较了两者的不同,得到了热响应时间及热弛豫时间与组织深度的关系,即组织越深(0～60 μm),其热响应时间(0～4 ms)与热弛豫时间(0.4～12.1 ms)越长; 分析了激光脉宽长短对组织升温的影响; 建立了评价脉冲间热损失的评价函数δ,并以此对脉冲间隔的选取作了探讨。

提出一种光透过散射介质的散斑恢复算法,可实现大视场任意位置的聚焦。通过仿真模拟光路测量散射介质的传输矩阵并进行二值化处理,再利用数字微镜器件对入射光进行二值振幅调制,实现透过散射介质的单点或多点聚焦。由于不同聚焦位置的独立性,所提算法能够实现大视场任意位置聚焦。仿真结果表明:聚焦位置的光强增强因子随着采样数目的增加而增加;与传统三步相移法相比,在采样数目减少1/3的情况下,所提算法能够获得55%的增强比,比三步相移法高12%。所提算法对透过散射介质实现大视场范围扫描聚焦有重要意义,在生物医学成像领域具有广阔应用前景。

针对现有表面等离子激元折射率传感器纵向探测深度小、探测范围无法覆盖整个细胞厚度的问题, 提出一种大探测深度、高灵敏度的活细胞折射率实时测量方法, 并利用该方法开展了药物敏感性的实验研究。基于偏振选择吸收效应, 设计并搭建了全内反射条件下的石墨烯折射率传感系统, 进行了不同质量分数氯化钠溶液折射率的测量, 结果表明系统具有9.5×106 mV/RIU的灵敏度和5.5×10-7 RIU的分辨率; 利用该系统开展了活细胞药物敏感性的实验研究, 分别研究了顺铂和紫杉醇作用于Ramos细胞和Jeko-1细胞时生物演化过程中细胞折射率的实时变化规律, 验证了折射率变化与其药性机理作用的一致性。

以蛋白核小球藻为受试对象,以藻类光合荧光参数为毒性评价指标,研究Cu 2+毒性作用下多个光合荧光参数的响应规律。结果显示:Cu 2+对光合荧光参数F0、Fm、Fv、Fv/Fm、Yield、rP、JVPⅡ、α和Ek抑制效应显著,其中Yield、rP、α和Fv/Fm在24 h内体现出稳定的抑制效应,可作为24 h分析Cu 2+毒性的评价指标;Yield、rP、α和Fv/Fm抑制程度对Cu 2+浓度具有良好的剂量效应关系,logistic函数拟合相关系数R2分别为0.9989,0.9992,0.9991,0.9977,由此得到EC50-24h值分别为61.05,66.31,69.41,99.61 μ

为探讨He-Ne激光对增强UV-B辐射造成的小麦“翘根”的影响，采用He-Ne激光(辐照剂量为5 mW·mm-2)辐照，对增强UV-B辐射(辐射剂量为10.08 kJ·m-2·d-1)条件下小麦根部肌动蛋白含量、黄酮类化合物含量及种类变化进行研究。结果表明，增强UV-B辐射后小麦主胚根长变短，肌动蛋白及黄酮类化合物含量降低，而He-Ne激光组差异不明显；两种辐射的复合处理组结果低于CK组、高于UV-B处理组，“翘根”现象得到缓解；不同处理组的黄酮类化合物扩散速度不同，UV-B组黄酮类化合物种类发生变化。肌动蛋白及黄酮类含量变化是增强UV-B辐射后小麦“翘根”现象产生的原因之一，He-Ne激光对UV-B辐射造成的小麦“翘根”损伤具有一定的修复作用。