全息成像原理 当药物分子与受体分子相互作用时, 反应通常发生在前线分子轨道中能级相近和电子密度大的位置上, 也就是说药物分子的活性总是和参与成键的状况有关,

3.1.1 通过量子化学计算寻找生物分子的活性位点
根据分子轨道理论,前线分子轨道(HOMO 和LUMO) 及其附近的分子轨道对活性的影响最大[3 ] 。HOMO 及其邻近的占有轨道具有优先提供电子的作用,而LUMO 及其邻近的分子轨道具有优先接受电子的作用。因此,我们可以从分子
的轨道数据中寻找其活性位点。当药物分子与受体分子相互作用时, 反应通常发生在前线分子轨道中能级相近和电子密度大的位置上, 也就是说药物分子的活性总是和参与成键的状况有关, 分子的活性部位应该是那些对前线轨道贡献大的原子, 因此药物分子内电荷密度的分布对药物的活性有重要的影响


3.1.2生物分子波谱预测中的研究进展

分子结构及分子之间相互作用的信息可以通过核磁共振方法得到的化学位移而得到。生物分子具有其特有的复杂性,获得准确的化学位移数据对于研究它的结构和活性机理具有重要的意义。尤其是在药物学领域,核磁共振波谱被
用来确定药物分子的结构,分析药物的纯度,甚至是药物的代谢作用。因此,化学位移具有非常大的重要性。在实验研究中,利用核磁共振方法获得未知物的化学位移图谱并非难事,然而化学位移谱峰的归属通常非常困难。这样一来,引入理论计算就可以在很大程度上辅助解决谱峰归属问题。量子化学作为化学理论的基础,在生物分子波谱预测中有广泛的应用。2007 年,苏永超等用量子化学的方法预测了乙酰水杨酸及其衍生物分子上碳原子的化学位移,他们分别用了从头算HF 方法以及密度泛涵方法在不同的基组下进行计算,对所得结果与实验值进行了比较。其中密度泛涵B3PW91/ / CSGT 在6 - 311G(d , p) 基组下得到的芳环碳的化学位移最接近实验值。从头算HF方法忽略了电子相关效应,所以计算结果与实验值相差较大。此外,碳链的增长也会影响到计算的准确性。


全息成像原理是相干光源通过半透明镜头时，光束的振幅和相位在光和物质相互作用时受到调制，这种调制信号使得输出波前带有物体全部三维结构信息。 使用数字全息显微镜（DHM），我们可以间接记录物体波前的相位和振幅信息。通过单个全息样本，数字重构生物样品不同深度层次的图像。因此，DHM一般被归类为三维光学计算显微镜。DHM的核心部件是光学干涉仪，用来形成来自细胞和微生物的菲涅尔衍射光和参考光的干涉场。光学干涉场的强度分布用光电成像感应器（如CCD或者CMOS相机）进行数字化成数字全息图，其中的编码包含着生物样品的三维结构信息。反向的菲涅尔变换将对全息图进行解码并重构样品特有的相位和振幅调制信息。这样DHM不需要对样品扫描就可以拥有激光扫描共聚焦显微镜进行三维成像的优点。
传统的明视场显微镜通过样品的光学吸收构建图像而丢失相位信息。由于细胞质和大部分细胞器的的光学吸收系数很小，结果二维的明视场的细胞图像通常对比度低很难观察到有用的细节部分。一个增加半透明细胞的典型实例就是利用高吸收系数的染料对细胞进行染色和固定。可惜这种介入过程经常终止细胞的生命周期。而细胞生物学家却需要监测活细胞，研究其行为和动力学过程。幸好光学相位对细胞质和周围介质