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文档简介

激光生物学(laser biology)由于激光同生物大分子、细胞、组织、器官、个体和群体等各个生命层次都有相互作用,三十多年来激光技术与生物技术结合得越来越紧密,形成了一门新兴的边缘科学激光生物学这一学科,对于改进生物学研究中的分析和测试手段,揭示生命现象的奥秘,以及促进生物化学、生物物理、生物工程、遗传学、医学、药物学、农业科学和环境科学的发展方面,起着日益重要的作用这从下面举出的一些简单的例子可见一斑喇曼散射光谱,可反映生物大分子的振动模式,从而能提供大分子的化学组分信息,帮助确定它的结构由于喇曼散射光非常微弱,散射谱的测量必须有足够强的激发光源具有高亮度和高方向性并能聚焦成极小的光斑的激光可以满足上述要求,用来确定生物大分子的结构激光具有很窄的谱线宽度,因而可以测量它的微小多普勒频移应用这一技术可以测量微血管中的血流速度把这种技术同显微技术结合起来,还可以测出植物细胞中细胞质的流动速度用激光微束在细胞膜上打孔,可以导致两个细胞相互融合,这是动物育种的好方法强激光对生物组织的作用,常引起组织烧蚀,因而在医学上可用来汽化病变组织和代替手术刀来切割组织由于热效应,激光切割部位邻近的血管会自动凝固,可起止血作用,还可杀死伤口中的细菌,因而不容易感染利用光敏物质在癌组织中比在正常组织中滞留时间更长的特点,还可用激光选择地杀死癌组织而使正常组织不受损伤在农业科学中,用弱激光(不会对生物体直接造成不可逆损伤)刺激动植物,可改善其生理机能,提高农作物产量,改善家畜、家禽的品质,选育优良新品种弱激光刺激还可使多种菌类加速生成和繁殖在医学上,用毫瓦级He-Ne激光以及扩束CO2激光,通过穴位照射(光针),可治疗多种疾病把某种除草剂喷在植物上,在激光作用下,可以有选择地杀灭某种有害杂草,而作物本身却能正常生长类似的方法也可用来杀灭害虫激光生物学是一门新兴学科,它的研究内容和方法还在不断发展,还不能认为激光只是作为一种工具在生物学中得到应用理论和实验都表明,生物系统本身与激光系统非常相似首先,它们都是远离平衡态的耗散结构另外,现已证实,任何有生命的物质,从细胞到人,都在不间断地向外辐射从紫外到红外的准连续光,其波长覆盖200纳米800纳米的范围,它的强度极弱,每平方厘米面积上每秒钟只辐射几个到几百个光子,相当于10千米外一根蜡烛的光强生物体系这种辐射光子的现象称为生物超弱发光,它与生物系统的氧化代谢、细胞分裂、肿瘤发生、光合作用及细胞死亡等重要生命过程有着内在的联系,是生物体的固有性质实验表明,生物超弱发光具有高度相干性,这为人们展现了一个崭新的量子生物学

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