橢偏成像技術(shù)（七）橢偏成像技術(shù)在生物學(xué)的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)處理

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橢偏成像技術(shù)（七）橢偏成像技術(shù)在生物學(xué)的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)處理

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展亚隙，橢偏成像技術(shù)由于自身的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)磁餐，結(jié)合其他測(cè)量方法，能獲得更為豐富的信息阿弃，在材料科學(xué)崖媚、生物學(xué)、半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用恤浪。

在生物學(xué)方面畅哑，橢偏成像技術(shù)是研究生物分子、固體表面吸附以及生物分子之間相互作用的一種簡單水由、高效荠呐、準(zhǔn)確的手段。絕大多數(shù)生物單分子薄膜是非常薄且是透明的砂客，橢偏顯微成像技術(shù)適合于觀測(cè)如此薄的膜層 泥张。橢偏成像技術(shù)與ccd相機(jī)的結(jié)合，克服了機(jī)械掃描成像速度慢的問題鞠值，使得實(shí)時(shí)檢測(cè)成為可能媚创，推動(dòng)了該技術(shù)與生物芯片技術(shù)的組合，能夠用于研究各種生物分子特異性結(jié)合反應(yīng)彤恶，并能實(shí)時(shí)觀察分子間相互作用過程钞钙，從 而進(jìn)行有關(guān)表面實(shí)時(shí)吸附的動(dòng)力學(xué)行為的研究。橢偏成像系統(tǒng)能夠通過檢測(cè)抗原和抗體復(fù)合膜層声离，檢測(cè)到各種抗體和抗原芒炼。除了與生物芯片技術(shù)組合，橢偏成像生物傳感器（IEB）以高靈敏度和對(duì)被測(cè)生物分子的干擾和破壞zui小而得到廣泛應(yīng)用术徊。靳剛教授課題組在成功研制成像橢偏儀后致力于將該技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)結(jié)合本刽，極大推動(dòng)IEB 技術(shù)的發(fā)展。如今，IEB 已被廣泛應(yīng)用于腫瘤早期診斷 子寓、臨床治療標(biāo)志物檢測(cè) 暗挑、生物分子相互作用分析，已經(jīng)發(fā)展成能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度斜友、高通量窿祥、高特異性、低樣品消耗的多樣品檢測(cè)的強(qiáng)大生物傳感器蝙寨。橢偏成像檢測(cè)具有在測(cè)試的過程中不需要標(biāo)記待測(cè)物晒衩、不會(huì)影響待測(cè)物的生物活性、提高測(cè)量準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)墙歪。隨著光度式成像橢偏儀的出現(xiàn)和發(fā)展听系，測(cè)量的速度和精度也逐步提高，促進(jìn)了該技術(shù)進(jìn)一步與生物技術(shù)的結(jié)合虹菲，與酶聯(lián)免疫法和放射免疫法檢測(cè)形成互補(bǔ)靠胜，在生物醫(yī)學(xué)、細(xì)胞學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要的作用毕源。

橢偏儀的數(shù)據(jù)處理過程是由測(cè)得的橢偏參量Y和D反演得出薄膜參量的過程浪漠。在大多數(shù)條件下, 由于系統(tǒng)待測(cè)參量為兩個(gè)或者兩個(gè)以上, 解析解很難直接求解得到, 這需要使用數(shù)值算法求得。 數(shù)值反演算法首先需要確定一種評(píng)價(jià)函數(shù), 該函數(shù)變量是待求參量霎褐。使得評(píng)價(jià)函數(shù)具有zui小值的參量值就是待求參量的解址愿。評(píng)價(jià)函數(shù)有多種形式, 典型的評(píng)價(jià)函數(shù)為

其中N是測(cè)量次數(shù), 和為第i次的測(cè)量值, Dc和Yc為由薄膜參量決定的菲涅耳反射系數(shù)得到的計(jì)算值。 評(píng)價(jià)函數(shù)的zui小值求解一般 通過反復(fù)迭代方式, 比較常用的是zui小二乘法冻璃。但該法必須有合適的初始估值, 否則得不到合理數(shù)值解响谓。為了能夠更快速準(zhǔn)確地確定薄膜參量, 遺傳算法、模擬退火算法省艳、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等優(yōu)化計(jì)算方法已逐漸引入到橢偏數(shù)據(jù)處理中娘纷。優(yōu)化算法大大改善了計(jì)算的收斂性并提高了收斂速度。

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