基于正交幅值调制的SICM高分辨率高保真实时动态成像方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61703395
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    杨洋
  • 依托单位：
    中国科学院沈阳自动化研究所
  • 学科分类：
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The dynamic observation of the surface morphology and fine structure of living cells plays an important role in the study of the physiological characteristics of cells, which can provide significant reference for the early detection of disease and the drug screening. Scanning ion conductance microscopy (SICM) has always been an important research aspect in cell observation, because it can be used to observe the living cells on nano scale in the liquid environment without damage. But the current scanning imaging method for SICM can not satisfy the system demand of high anti-interference, high resolution and fast imaging, meanwhile, because of the limitation of tubular structure on the probe tip of glass tube, the imaging of the ultramicro characteristic structure will be distorted in details. Therefore, this project proposes a new imaging method using orthogonal amplitude modulation scanning, by analysis the mechanism of AC signal orthogonal amplitude component as the feedback control. Based on the optimization method of feedback signal of reverse current compensation and the study of adaptive control algorithm based on prior knowledge, this project will achieve high resolution, high anti-interference, and dynamic fast imaging. At the same time, study on image reconstruction method for ultramicro characteristic structure to realize high fidelity imaging for ultrastructure. The research of this project can provide a new theoretical method and technical means for the observation of living cells on nano scale, and it is of great significance for technical development of single-cell analysis.
活体细胞表面形态及精细结构的动态变化观测对于细胞生理特性研究具有重要作用，能够为疾病早期检测、药物筛选提供重要参考依据。扫描离子电导显微镜（SICM）因其可在液态环境下对活体细胞实现无损伤纳米观测，一直是细胞观测领域的一个重要研究方向。但目前SICM的扫描成像方法无法同时满足系统对高抗干扰性、高分辨率和快速成像三方面的需求，并且，由于玻璃管探针针尖管状结构限制，对超微特征结构进行成像时会造成图像细节失真。因此，本项目提出全新的正交幅值调制扫描成像方法，通过开展交流信号正交幅值分量作为反馈控制量的机理分析，基于逆向电流补偿的反馈信号优化方法和基于先验知识的自适应控制方法研究，实现SICM高分辨率、高抗干扰性、动态快速观测成像；同时开展超微特征结构图像重构方法研究，实现超微结构高保真成像。本项目的研究能够为活体细胞纳米观测提供新的理论方法和技术手段，对单细胞分析技术的发展具有重要意义。

结项摘要

活体细胞表面形态及精细结构的动态变化观测对于细胞生理特性研究具有重要作用，扫描离子电导显微镜子（SICM）因其无损伤纳米观测的特性，成为应用于细胞精细观测的一个重要研究方向。针对这种观测技术对高抗干扰性、高分辨率和快速成像三方面的需求，提出了基于正交幅值调制模式的扫描成像方法，提升了SICM系统看干扰性，并在此基础上，研究了一种基于逆向电流补偿的反馈控制信号优化方法，实现了SICM系统高分辨率扫描成像，研究了一种基于先验知识的自适应控制方法，实现了SICM系统高速扫描成像。完成了探针虚拟形貌还原方法的理论基础研究，为重构高保真表面形貌奠定了坚实的基础。通过本项目的研究为活体细胞纳米观测提供了新的理论方法和技术手段，对单细胞分析技术的发展具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（2）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（2）
Biomimetic construction of peritoneum to imitate peritoneal metastasis using digital micromirror device-based optical projection lithography
使用基于数字微镜装置的光学投影光刻技术模拟腹膜转移的腹膜仿生结构
  • DOI：
    10.1039/d0lc00361a
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Lab on a Chip
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Zhixing Ge;Junhua Zhao;Haibo Yu;Wenguang Yang;Peilin Zhou;Zhenning Wang;Lianqing Liu
  • 通讯作者：
    Lianqing Liu
A Control Method of Grasping Force for Soft Exoskeleton Hand
一种软外骨骼手抓力控制方法
  • DOI：
    10.13973/j.cnki.robot.180491
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Robot
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu Ziwen;Zhao Liang;Yu Peng;Yang Tie;Yang Yang;Chang Junling;Zhao Xingang;Liu Lianqing
  • 通讯作者：
    Liu Lianqing

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其他文献

A new design method of the equivalent stress–strain relationship for hybrid (FRP bar and steel bar) reinforced concrete beams
混合（FRP筋和钢筋）钢筋混凝土梁等效应力应变关系的新设计方法
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2021.114099
  • 发表时间：
    2021-08
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    杨洋;潘登;吴刚;曹大富
  • 通讯作者：
    曹大富
网店虚假促销对竞争网店溢出效应的影响研究——社交距离的调节作用
  • DOI：
    10.14134/j.cnki.cn33-1336/f.2017.07.006
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    商业经济与管理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨洋;杨锐;薛骄龙;王虹
  • 通讯作者：
    王虹
环渤海地区三大城市群城市规模分布动态比较——基于1992—2012年夜间灯光数据的分析和透视
  • DOI：
    10.15957/j.cnki.jjdl.2016.04.009
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    经济地理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨洋;李雅静;何春阳;刘志锋;黄庆旭
  • 通讯作者：
    黄庆旭
多重延迟的关键更新定理及其在风险理论中的应用
  • DOI：
    10.16205/j.cnki.cama.2015.0021
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    数学年刊A辑(中文版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王开永;林金官;杨洋
  • 通讯作者：
    杨洋
Girth-8 (3,L)-规则QC-LDPC码的一种确定性构造方法
  • DOI：
    10.3724/sp.j.1146.2009.00838
  • 发表时间：
    2010-05
  • 期刊：
    电子与信息学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨洋;王新梅;陈超;张国华
  • 通讯作者：
    张国华

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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