高分辨阿达玛变换显微荧光图像分析(Ⅲ)——系统分辨率和图像恢复过程对单细胞分析结果的影响

提出了一种改进的阿达玛变换(HT)显微荧光图像分析系统,以单细胞试样分析为基础,分别对系统的分辨率和解码后的图像恢复过程进行了讨论.结果表明,该系统可应用于单细胞形态分析和定量分析.图像在x和y方向的像素分辨率相同,并达到了同一成像物镜下的空间分辨率水平,因此在获取微米级单细胞试样的微弱荧光信号的二维图像时,系统的成像能力较好,可用于单细胞形态分析.对花粉细胞的荧光衰退过程的定量分析结果表明,对不同HT图像提供的同一系列试样的定量数据进行比较时,必须对所有该系列试样的图像恢复过程进行归一化处理.     

微流控进样阿达玛变换显微荧光成像单细胞分析

将微流控芯片用于单细胞进样,以自制阿达玛变换显微荧光成像分析系统进行成像检测,讨论了影响单细胞进样和荧光成像的主要因素,并对花粉细胞DNA含量进行定量分析。结果表明：微流控进样技术与HT显微成像技术相结合,可有效可靠地应用于单细胞分析中,所测定的三个玉帘花粉的DNA含量分别为124．4、123．9和62．9pg。     

阿达玛变换显微荧光成像在单细胞定量分析中的应用研究

本文探讨了用阿达玛变换（HT）显微荧光成像系统获得基于256灰度级图像的单细胞荧光强度和解码定标值之间的关系,将归一化的HT图像用于定量分析,建立了适合不同样品的定量分析方法.在此条件下,定量分析数据有很好的准确度和精密度;将系统用于单个乳腺肿瘤细胞的DNA定量分析,对乳腺肿瘤的良恶性及癌变程度进行判断,分析结果与病理学诊断结论一致.     

单细胞成像分析研究进展

本文综述了近年来单细胞成像分析方法的研究进展。重点讨论了图像细胞光度测量、荧光显微成像、红外(近红外)与拉曼显微成像、磁共振成像和扫描探针显微镜成像等技术,并展望了单细胞成像的发展前景。     

几种常用荧光探针的化学发光成像研究

利用双(2,4,6)三氯苯基过氧化草酸酯(TCPO)-过氧化氢(H2O2)-咪唑-荧光探针的化学发光体系,研究了荧光探针化学发光成像,对几种常用的荧光探针(丁基罗丹明、罗丹明B、罗丹明6G、荧光素及异硫氰酸荧光素等)进行了定量分析。本方法具有高灵敏度、成像分析高通量等优点,线性范围宽,检出限达10-11mol/L。对四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)标记的单克隆羊抗人IgG的化学发光成像分析,比相同条件下荧光成像的检出限低一个数量级。     

核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究

单细胞成像研究技术具有观测定位精准、独特的时间和空间分辨率高等特点,成为分子水平上准确、实时、原位监测细胞内生物活性物质信号变化及观测细胞形态的重要手段。在进行单细胞成像研究时,细胞内大多数生物活性物质自身无法产生易被仪器或肉眼所捕获的信号,通常需要使用生物探针进入细胞内特异性识别生物活性物质。生物探针与特定的生物活性物质结合,形成稳定的复合物,产生相应信号变化。通过监测生物探针信号变化,实现对细胞内生物活性物质准确、实时、原位监测。生物探针的响应信号有多种,其中荧光信号不仅具有直观、操作简单、选择性好、灵敏度高、无需参比、不受电磁场的影响、可远程实时在线自动监测等特性,还具备对细胞进行静态观察、对细胞内分子动力学进行动态监测、对亚细胞结构进行定位和对蛋白质分子的相互作用进行研究等优点,在细胞成像技术研究中具有重要地位。本文综述了近五年来核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究进展,讨论了存在的问题,对发展方向进行了展望。     

单细胞分析中的荧光标记化学*

细胞内组分复杂、含量低,因此测定单细胞内化学组分的分析方法必须具有灵敏度高、选择性好和分辨率高的特点。高灵敏度的荧光检测技术是单细胞分析中应用最多的检测方法之一。但是细胞内绝大部分物质其天然态是没有荧光的,且由于细胞膜的阻碍,衍生试剂不能自由地进入细胞内。为了使衍生试剂透过细胞膜标记细胞内待测物质而不引起显著的稀释效应,已进行了大量的研究工作。本文综述了在单细胞分析中常用的荧光标记方法,包括细胞作为微反应器的衍生法,借助于脂质体与聚乙二醇（PEG）等增加细胞膜通透性的衍生方法和在毛细管/芯片毛细管电泳分析单细胞时柱上衍生和柱后衍生法以及量子点的标记法等。对这些方法的原理、特点和在单细胞分析中的应用也做了较为详细的阐述。     

《单细胞分析》

单细胞分析是分析化学、生物学和医学多学科相互渗透发展形成的跨学科前沿领域。 分析化学新方法新技术丛书——《单细胞分析》，由武汉大学程介克教授等著。全书共分15章，全面系统地介绍了单细胞分析的各种方法，包括毛细管电泳、微流控芯片、多种光学显微镜（荧光显微镜、聚焦荧光显微镜、全内反射荧光显微镜、多光子荧光显微镜、荧光相关显微镜、近场扫描光学显微镜等）、扫描电化学显微镜、质谱成像、原子力显微镜、扫描隧道显微镜图像分析、阿达玛变换显微光谱及成像、肿瘤电化学及免疫分析、动力学分析、荧光及发光探针、纳米技术以及实时动态检测等新技术和新方法。     

二次离子质谱-激光扫描共聚焦显微镜联用对单细胞显微成像-原理及应用

二次离子质谱(SIMS)分析主要用于半导体、地质等领域材料表面分析,随着科学仪器技术的发展,近年来,SIMS在生命科学领域中得到了越来越广泛的应用。SIMS可以实现对样品表面的质谱分析、化学成像以及深度剖析。三维SIMS成像分析的横向分辨率可达80~100 nm,纵向分辨率1~5 nm。但是,由于缺少特异性指示亚细胞结构的碎片离子,单细胞SIMS成像分析仍然面临着诸多挑战。激光扫描共聚焦显微成像(LSCM)作为一种单细胞成像技术已日趋成熟,可以对单细胞中的荧光分子或者对荧光标记的目标分子、细胞器成像,获得高分辨率亚细胞结构成像图。因而,LSCM在单细胞形貌分析上的优势和SIMS在单细胞化学成像方面的优势可以有效互补,其联合应用能显著提升单细胞分析的应用范围、深度和结果的准确性。本文重点介绍SIMS成像以及SIMS-LSCM联用成像在单细胞成像研究中的应用进展,在总结、评述该领域代表性工作的同时,对SIMS-LSCM联用成像在化学和生命科学研究,特别是在细胞生物学和药物发现领域的应用前景进行了展望。     

可视化分析方法在薄膜基材料荧光传感中的应用

随着光学成像技术的不断突破,荧光可视化已经从简单的肉眼观察逐步向宽场显微、共聚焦显微、超分辨成像等方向发展.然而,荧光可视化在薄膜基材料中的传感应用依然以肉眼观察以及少量的宽场显微为主要分析手段.同时,薄膜基材料结构和性质的可视化分析研究也滞后于荧光可视化技术的发展.基于此,结合本课题组近几年的研究成果,本文系统评述了荧光共聚焦显微技术在薄膜基材料体相分散状态和表面性质的可视化分析中的应用进展,并对当前薄膜基荧光传感材料面临的问题和可能的解决方案进行了简要探讨.     

新型有机荧光染料的设计、合成及在荧光成像中的应用

随着生命科学的发展,人们希望能够获得分子或离子生物学功能的直观信息,因此各种成像技术得以迅速发展.荧光成像以其非破坏性、灵敏度高、选择性好等优点,一直是人们关注的焦点.而荧光成像的发展受到荧光染料性质的制约,因此开发性能优异的荧光染料,特别是近红外荧光染料,是化学生物学一个重要的研究方向. 本论文以常用的荧光染料香豆素和罗丹明为基本单元,根据染料设计的基本原理,设计合成了几种新型的荧光染料,覆盖了从蓝绿到近红外的光谱范围,并将其成功应用于活细胞成像,这对生物学的研究有着重要的理论意义和实际应用价值.     

凝胶中荧光颗粒原位电泳洗脱过量异硫氰酸荧光素用于图像分析北大核心CSCD

去除荧光标记后残余荧光染料可以提高荧光颗粒检测的灵敏度、准确度和效率。该文发展了一种原位电泳洗脱(electrophoretic elution,EE)模型,用于在荧光标记后快速去除多余的荧光探针,实现荧光颗粒的灵敏检测。将牛血清蛋白(BSA)和磁珠(MBs)作为模式蛋白和微颗粒,混合孵育获得MBs-BSA,用异硫氰酸荧光素(FITC)对MBs-BSA标记,得到MBs-BSA_(FITC)复合物。将含有多余FITC的MBs-BSA_(FITC)溶液与低凝聚温度琼脂糖凝胶溶液按1∶5的体积比混合,并将混合物凝胶和纯琼脂糖凝胶分段填充到电泳通道中。电泳过程中,利用颗粒尺寸与凝胶孔径的差异来保留MBs-BSA_(FITC),同时将游离的FITC洗脱。经过30 min的电泳洗脱,通道内多余的FITC清除率达到97.6%,同时目标颗粒荧光信号保留了27.8%。成像系统曝光时间为1.35 s时,电泳洗脱将颗粒与背景的荧光信号比(P/B ratio,PBr)从1.08增加到12.2。CCD相机的曝光时间增加到2.35 s,可以将PBr提高到15.5,可进一步实现对微弱荧光亮点的高灵敏检测。该模型有以下优点:(1)能对颗粒表面非特异性吸附的FITC实现有效洗脱,提高了检测的特异性;(2)能够将97%以上的游离FITC清除;(3)30 min内能够使凝胶内的背景荧光大幅降低,提高了PBr和检测灵敏度。因此,该方法具有在凝胶中进行基于磁珠/荧光颗粒点的免疫检测、在免疫电泳或凝胶电泳中对蛋白质/核酸条带进行荧光染色等领域的应用潜力。     

单分子荧光技术与聚合物单链物理性质的研究

对以荧光关联光谱、荧光光子计数直方图技术、单分子荧光成像、单分子荧光散焦成像等单分子荧光技术为主要研究手段开展的关于聚合物单分子链物理化学性质的研究工作进行了总结与介绍,重点介绍了本实验室在聚电解质单链构象转变及抗衡离子分布、表界面聚合物单链动态性质、空间受限状态下聚合物单分子链及单分子链段的平动扩散、转动运动的研究工...     

肿瘤细胞表面伞形胶束诱导特异性识别荧光增强与数字信号放大的单细胞轮廓可视化北大核心CSCD

以循环肿瘤细胞(CTC)的特异性膜蛋白EpCAM为识别受体,以羧基荧光素(FAM)标记的EpCAM核酸适体(Apt-FAM)为识别配体,当Apt-FAM特异性识别EpCAM后,细胞表面分布着大量的FAM荧光团,FAM荧光团的疏水性诱导非离子型表面活性剂Tween-80的疏水端在FAM周围聚积,形成以FAM为中心的伞形纳米胶束,从而增强了细胞膜的特异性识别荧光,提高了荧光信号的信噪比;利用数字信号放大技术,将成像细胞的膜荧光信号放大,使成像细胞的轮廓完整、清晰地呈现出来,实现了单细胞特异性识别轮廓的可视化,提高了捕获CTC计数和尺度估计的准确度。     

用于小动物活体的荧光-光热双模成像系统

报道了一种小动物活体荧光-光热双模成像系统, 其兼具荧光成像和热成像双功能, 具有成像灵敏度高、 采集速度快(≤51 frame/s)、 组织穿透深度大(近红外荧光成像时可达10 mm)以及0.1 ℃的热成像分辨率. 该系统不但能够实现小动物皮下肿瘤和深层组织/器官的荧光成像, 同时集成了热成像, 可实时监测光热治疗中的温度变化以及药物的控制释放过程, 有助于实现精准治疗.     

《单细胞分析》

单细胞分析是分析化学、生物学和医学多学科相互渗透发展形成的跨学科前沿领域。分析化学新方法新技术丛书———《单细胞分析》,由武汉大学程介克教授等著。全书共分15章,全面系统地介绍了单细胞分析的各种方法,包括毛细管电泳、微流控芯片、多种光学显微镜(荧光显微镜、聚焦荧光显微镜、全内反射荧光显微镜、多光子荧光显微镜、荧光相关显微镜、近场扫描光学显微镜等)、扫描电化学显微镜、质谱成像、原子力显微镜、扫描隧道显微镜图像分析、阿达玛变换显微光谱及成像、肿瘤电化学及免疫分析、动力学分析、荧光及发光探针、纳米技术以及实…     

近红外荧光染料的结构、性质及生物荧光成像应用

近红外荧光生物成像技术由于具有深的组织穿透性、低背景荧光干扰、最小生物样本光损伤等特点引起人们越来越多的关注。开发高荧光效率、低毒性的近红外荧光染料是近红外荧光成像技术发展的关键所在。本文综述了五类主要的有机近红外荧光染料(菁类、BODIPY类、罗丹明类、方酸类、卟啉类)的研究进展,重点分析其结构与光学性质等构效关系,为近红外荧光染料的设计和制备提供指导。另外,总结了有机近红外荧光材料功能化修饰的主要方法以改善生物相容性、靶向性能等,最后对近红外荧光染料存在的主要问题以及未来的热点方向进行了分析和展望。     

比率型荧光探针结合先进校正模型用于环境水样中亚硝酸根离子的定量分析

将新型荧光光谱定量分析模型与比率型荧光探针2,3-二氨基萘相结合,发展了一种用于水溶液中亚硝酸根离子( NO-2)定量分析的新方法;并考察了本方法对含有散射物质和吸光物质的浑浊水样中NO-2进行直接定量分析的性能。结果表明,本方法对实际浑浊环境水样中NO-2的检出限和定量下限分别为1.9和5.8 nmol/L,其定量分析结果的回收率在90.8%~103%之间,与高效液相色谱-二极管阵列检测器联用仪的定量分析结果的回收率没有显著性差异。     

单细胞核酸编码扩增成像分析

单细胞成像可在单细胞水平观测目标物位置、 确定目标物含量, 在生命科学与临床医学研究领域应用广泛. 核酸编码扩增技术利用特定分子反应将待测目标识别转化为核酸条码的扩增, 具有探针种类多、 易编程、 反应条件温和及信号放大效率高等特点, 在单细胞低丰度、 高灵敏、 多目标物成像中优势显著, 为理解细胞状态、 探索生命过程提供了新思路. 本文综合评述了核酸编码扩增在单细胞荧光成像领域的研究进展, 以目标物的编码方式为分类依据, 系统阐述了固定细胞原位成像和活细胞成像中不同目标物编码与扩增成像方式的区别, 并对活细胞成像中多重检测面临的问题以及未来发展前景进行了展望.     

X射线荧光光谱分析

本文是“分析试验室”定期评述中“Ｘ射线荧光光谱分析”学科的第五篇评述。它收集了国内学者１９９２年７月到１９９４年６月期间发表在国内外刊物上的１７１篇文章，并对此期间我国Ｘ射线荧光光谱分析的概况和发展进行评述。内容包括ＸＲＦ仪器，同步辐射ＸＲＦ，全反射ＸＲＦ，粒子激发Ｘ线发射光谱，定量分析方法，制样技术，以及在各个科学烽戒严领域中的应用。