CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2019年
中药材显微特征结构的原位三维定量研究
叶琳琳
Subtype博士
Thesis Advisor肖体乔
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
Degree Discipline核技术及应用
KeywordX射线相衬显微ct 定量显微成像 中药材显微鉴定 同步辐射
Abstract药用植物的显微结构研究不仅是植物学研究及应用的重要方向,同时也是中药材鉴定研究的主要内容,同时对保证用药的安全性和有效性也具有重要的意义。目前对药用植物显微结构研究的方法有很多,将同轴X射线相衬显微CT方法(In-line X-ray Phase-contrast Computed Tomography, IXPCT)应用于中药材的显微结构鉴定研究具有很多显著的优点。从实验条件的要求上来讲IXPCT对光源的相干性和通量的要求较低,而且实验的装置简单,也无需附加光学元件。在成像效果上它具有无损、原位、三维和高分辨率成像的优点,使样品受到的辐射剂量也较低。本研究以第三代的同步辐射光源-上海同步辐射光源(ShanghaiSynchrotron Radiation Facility, SSRF)做为IXPCT显微成像的实验的研究平台。本文的研究工作首次将IXPCT成像方法应用于中药材的显微结构鉴定研究中,研究表明可以成功获得中药材内部结构的无损、原位、三维显微成像信息。IXPCT成像方法对于要求避免切片制备的样品和难于鉴别的、易混淆的中药材样品(例如:果实及种子类的中药材和根类的中药材)均可以获得有效的鉴定研究。同时通过相位恢复方法处理IXPCT实验数据,对中药材内部显微结构进行的三维定量研究,可以非常有效的获得中药材内部显微结构的定量信息。通过获得的IXPCT定量数据的分析研究,它对于中药材的显微结构鉴定研究非常有效,可以作为一种中药材显微结构定量研究的新方法。 本研究分别针对花类中药材、果实及种子类的中药材和根类中药材的内部显微结构进行无损、原位、三维显微成像研究。首次通过IXPCT方法获得了中药材的三维显微结构,同时还对几种重要的显微特征结构进行了三维定量成像研究,并根据获得的数据做了一些列分析研究工作,因此获得了以下具有创新性的工作成果: 1.首次将IXPCT成像方法应用于中药材的原位、无损、三维的显微成像和显微特征结构的鉴定研究中,并获得了清晰的成像结果。 2.对花类中药材金银花和西红花的花粉粒进行了IXPCT显微成像研究,结果表明它可以原位无损的获得其含有的花粉粒数量及位置分布情况。 3.首次将IXPCT成像方法应用在难于进行切片制备的,含有挥发油成分的,且容易引起混淆使用的一类中药材的鉴定研究。对两种重要的姜科中药材白豆蔻和草豆蔻的种子进行研究,成功获得其内部显微特征结构成像,并可以对其进行鉴定研究。研究获得了新的发现,中药材白豆蔻和草豆蔻的种子的内部显微结构,发现了二者的外胚乳结构中的细胞与细胞之间,都存在空隙结构,而且二者所具有的空隙结构的不同形态表明,可以作为这两种中药材种子新的鉴别和判断依据。 4.对果实及种子类中药材伞形科小茴香和蛇床子的显微结构成像研究,表明IXPCT成像方法对伞形科果实及种子类中药材的显微结构研究可以作为研究和鉴别的依据。同时在研究中发现了中药材小茴香的油管结构中存在重要的膈膜结构,这是一个新的发现,并且充分利用IXPCT方法所具有的原位、无损的显微研究优势。 5.对中药材小茴香油管,这一重要显微特征结构进行IXPCT定量研究。IXPCT方法对中药材小茴香所进行的定量成像研究,成功获得了中药材小茴香中的油管及其内部所含有挥发油的定量数据。这是首次证明了IXPCT方法对含有液体物质和易挥发性油类物质中药材的无损、原位、三维定量研究的重大意义。证明了对于IXPCT方法的显微结构定量成像和定量分析方法可以广泛应用于更多中药材的品质评价研究中。 6.研究首次获得了人参内部重要显微特征结构-草酸钙簇晶的三维成像信息。同时通过对人参中草酸钙簇晶结构的三维成像数据的提取和分析,提出了研究人参草酸钙簇晶的新观点。由于草酸钙簇晶是一种具有多面型的,三维立体结构的无机盐晶体。而传统显微成像方法是以二维切面上的直径大小来衡量草酸钙簇晶的大小和晶型,因此它的研究结果具有偶然性和片面性,没有真实反映人参中草酸钙簇晶在不同观察平面上所具有的不同情况,所以对传统显微成像研究方法对草酸钙簇晶结构的尺寸衡量标准进行了改进。而本文对人参中草酸钙簇晶的三维成像研究结果可以真实反映它的结构信息,因此借由IXPCT方法的应用,本研究提出将草酸钙簇晶结构的显微研究方法由传统评判标准提升为以草酸钙簇晶的三维体积大小作为新的衡量标准,而这也是当前最具有科学性和客观性的选择。 7. IXPCT方法对于人参中草酸钙簇晶的针对性的研究结果表明,这种全新的原位、无损、三维定量信息提取方法对于草酸钙簇晶结构的研究具有无可比拟的优势,它可以获得人参研究的新的定量数据,由此进行的研究、分析和判断可以提供全新的研究方案和研究结果。如对不同产地、年龄和品种的人参进行IXPCT方法的结构定量研究表明,首次获得了人参中草酸钙簇晶的分布情况、体积和数量等信息进行的统计分析,而且研究结果非常有效。对人参中显微特征结构进行定量、三维、原位、无损的信息提取和分析结果,都验证了IXPCT方法在中药材研究中新的应用价值。由此也进一步证明了IXPCT方法将是一种简便、快速、原位无损的研究中药材内部显微特征结构和定量结构成像研究的新方法。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14813
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2019年
Recommended Citation
GB/T 7714
叶琳琳. 中药材显微特征结构的原位三维定量研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2014.
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