指尖辐射的生物光子光谱学

你的指尖发出的光束是什么颜色的?这既不是幻想,也不是神秘的问题。如果你有一双非常高灵敏度的眼睛,或者有一个特殊的CCD相机,就像天文台的超高灵敏度望远镜一样,那么你就能看到从你的手上发出的微光。事实上,所有生物本身都会发出超弱的光,这种光源于生物化学反应,是生命现象。然而,这种光太弱,肉眼无法探测到。对于这样的光强度水平,光的粒子样行为成为主导。高灵敏度的光探测器可以计算光子,光子是光能的最小单位。与生物体的光子发射有关的现象通常被称为生物光子发射。人类也不例外。人类的指尖通常会发出极微弱的光,每秒发出的光子不到1000个。 Figure 1 presents a biophoton image of a human hand observed using a highly sensitive CCD camera. Biophoton intensity is less than one one-thousandth the level of human eyes’ detectable light level. As to the wavelength, or color or spectrum of light, biophotonic light is generally spread widely over the visible wavelength region. However, a spectrum cannot be determined simultaneously for the whole visible wavelength region because of the light’s extreme weakness.

图1所示。一个人右手的生物光子图像的例子。手指上明亮的区域显示了吸烟的影响。图片中的颜色是代表生物光子发射强度的伪颜色。

图1所示。一个人右手的生物光子图像的例子。手指上明亮的区域显示了吸烟的影响。图片中的颜色是代表生物光子发射强度的伪颜色。

众所周知,生物光子发射起源于涉及活性氧(ROS)的生化反应。ROS的大量产生促进了生物体的氧化应激,从而导致多种疾病。如果确定生物光子的光谱信息,可能有助于评估与诊断信息相关的机制。

我们开发了一种多色技术来测量和分析整个可见波长区域的微弱生物光子发射,并实现了人体生物光子光谱的识别。图2描绘了一个人类手指的生物光子光谱的例子。实际上,生物光子光谱主要覆盖600-650 nm波长区域,对应于橙色和红色区域。从光谱模式推断出生物光子发射的最终激发分子。ros促进的脂质过氧化过程主要参与了排放机制。在这一过程中产生光能激发物质。特别是,与特定皮肤层有关的各种色素被认为是生物光子源。因此,观察到的光谱特征代表了不同色素的贡献,为皮肤氧化应激的诊断提供了线索。例如,紫外线(UV)通常会引起皮肤的氧化应激。生物光子光谱可能暗示皮肤细胞在紫外线或阳光照射下的健康状况或氧化损伤。

图2所示。在指尖上观察到的生物光子光谱。受试者没有吸烟习惯。色条显示了对应于各自波长的光的实际颜色。

在发表的文章中,我们讨论了作为存在于皮肤层的生物光子源候选的发光色素的光谱分析。我们展示了在脂质过氧化过程下,人类生物光子与皮肤色素三聚氰胺化学诱导光子发射的光谱模式的比较。这项技术显示了识别排放物种类和过程的潜力。

在未来,一个人只要把手放在光谱生物光子探测器上,就可以实现诊断活体的健康检查仪器。

小林正树
东北工业大学,日本仙台982-8577

出版

人体超弱光子发射的多色光谱模式分析。
小林M,岩田T,多田M
[J] .光化学。2016年6月

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