《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。     

《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…     

激光扫描共聚焦显微镜在光电材料中的应用

随着自然科学的发展,除了医学和生物研究领域,激光扫描共聚焦荧光显微镜(laser scanning confocal microscopy, LSCM)在材料科学研究中的作用越来越显现出来,特别在光电材料的研究中具有广泛的应用。结合多年的仪器管理和使用经验,以本学院的奥林巴斯激光扫描共聚焦荧光显微镜FV1000为例,对LSCM的成像特点、技术优势及其在光电材料成像中的应用情况进行了概述,以期能为LSCM在更多领域的应用和研究工作提供参考。     

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。     

基于散射信号的超分辨光学相减显微镜

现有的光学超分辨显微成像技术主要依赖于特殊的荧光标记物,其对于大多数非荧光样品的超分辨成像就变得无能为力。因此我们提出将光学相减显微技术应用到非荧光样品的成像当中,利用普通共聚焦光斑和面包圈型光斑分别激发样品的散射光成像,从而得到样品同一区域的两幅图像,再通过图像相减的方法提高了图像空间分辨率。不同于一般的超分辨成像方法,这种光学相减显微镜不需要特殊的样品预处理过程,同时两次成像的激发光强度可以保持在一个较低水平,避免了样品损伤的影响。随后金纳米小球和有机聚合物微丝的散射成像实验证明了光学相减显微镜可以将空间分辨率提高到215 nm (0.33λ, 1λ = 650 nm),并且通过探测散射信号得到更多的样品细节信息。     

SECM基本原理及其在金属腐蚀中的应用

扫描电化学显微镜（SECM）是一种具有较高空间分辨率的化学显微镜,在成像和动力学研究已经广泛应用. 本文简要介绍SECM基本原理,综述2009年以来SECM在腐蚀方面的应用,包括扫描成像和异相转移电子化学活性的研究,并简要介绍了作者课题组在SECM方面的研究工作,展望SECM在腐蚀研究的应用.     

荧光/MRI双模态靶向成像诊疗试剂的制备

在聚乙二醇二胺(NH_2-PEG-NH_2)修饰的石墨烯量子点(GODs)表面以酰胺键偶联二乙基三胺五乙酸(DTPA)分子,之后将Gd~(3+)离子与其进行配合,得到了GODs-Gd(DTPA)复合纳米粒子,然后再通过酰胺键在GODs-Gd(DTPA)的表面修饰叶酸(FA)靶分子,最后进一步将阿霉素(DOX)通过π-π堆垛吸附在造影剂的表面,制备了FA/GODs-Gd(DTPA)/DOX荧光/MRI双模态靶向肺癌细胞成像诊疗试剂,通过透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱和激光共聚焦扫描显微镜等手段表征了其形貌、发光性能和靶向成像性能。MRI、激光共聚焦扫描显微镜和MTT等结果表明,相对于正常的HLF细胞,所制备的FA/GODs-Gd(DTPA)/DOX纳米粒子能够靶向检测FA受体高表达的肺癌H460细胞,并具有明显的抗肿瘤活性。     

大型仪器科学管理(192~195)超分辨荧光共聚焦显微技术进展、自主创新研发和开放共享使用现状

简要梳理了超分辨荧光共聚焦显微成像技术的发展历史.在此基础上, 重点总结了中国自主创新高分辨荧光共聚焦显微成像技术取得的突破, 特别是2006年以来, 中国科学院和北京大学成功研发了几款较为成熟的超分辨荧光共聚焦显微系统, 有力地推动了中国自主创新仪器研制的进展.最后, 在大型仪器设备开放共享评价考核数据分析的基础上, 着重分析了高校和科研院所激光共聚焦显微镜的开放共享使用情况.     

近红外荧光成像监测ENO1 mAb在宫颈癌荷瘤小鼠体内生物分布的研究

本研究探讨近红外荧光成像(NIRF)观察烯醇化酶1(ENO1)单克隆抗体(mAb)在宫颈癌荷瘤小鼠体内的分布、代谢及肿瘤靶向效率。利用癌症基因组图谱分析ENO1的表达与肿瘤分期和预后以及肿瘤免疫浸润的关系;Cy7-NHS和FITC与ENO1 mAb偶联成Cy7-ENO1 mAb和FITC-ENO1 mAb,通过激光共聚焦显微镜验证ENO1 mAb在宫颈癌细胞TC-1的定位,并建立宫颈癌皮下肿瘤模型,尾静脉注射Cy7-ENO1 mAb后在1、6、24、48、72和120 h进行近红外荧光成像,成像24 h后迅速解剖主要脏器进行体外成像。生物信息学分析结果表明ENO1在正常宫颈组织与宫颈癌组织中的表达有显著差异,免疫组织化学(IHC)结果提示ENO1蛋白在宫颈癌组织中高表达;此外,其表达与肿瘤分期和淋巴结分期显著相关,并且ENO1的高表达与多种糖酵解酶相关;激光共聚焦显微镜扫描显示FITC-ENO1 mAb能特异性结合在TC-1细胞膜表面,细胞未见内化;近红外荧光成像证明Cy7-ENO1 mAb主要富集在肝脏、肾脏和肿瘤组织,并且具有较高的肿瘤靶向效率。NIRF成像可以实时、动态监测ENO...     

扫描离子电导显微镜的原理及应用

扫描离子电导显微镜(SICM)是一种扫描探针显微技术,通过测定超微玻璃管探针的离子电流,它能够非接触地扫描样品表面,进而研究样品的形貌及性质。SICM具有成像分辨率高、探针易于制备和对被成像物体无损伤等特点,特别适用于研究生理条件下的活体细胞,是一种与扫描电化学显微镜及原子力显微镜互补的扫描探针显微镜技术。SICM能够对软界面及表面,如活细胞表面的显微结构,进行高分辨率成像;并能够与其它技术联用,研究细胞形貌与功能的关系;还能控制沉积特定分子,实现纳米尺度的显微操作与加工。本文对SICM的发展历史、仪器构造、基本原理及应用进行了综述。     

碲化镉量子点自组装膜的构建及其对溶菌酶的界面传感

利用自组装膜(SAMs)技术在石英片表面构建了碲化镉量子点SAMs.考察了组装液浓度、组装时间和聚电解质组装层数等组装条件对膜发光性能的影响,并用紫外可见吸收光谱仪、荧光光谱仪、共聚焦荧光显微镜和原子力显微镜对其进行了表征.基于溶菌酶对该SAMs的荧光具有猝灭效应,建立了一种快速灵敏测定痕量溶菌酶的界面荧光分析法,线性...     

荧光介孔二氧化硅纳米粒子的合成及药物运输

合成了荧光介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs-FITC）,并研究了其在持续药物释放和生物示踪成像方面的应用。首先,采用一步法合成出MSNs-FITC,结合SEM、TEM、FT-IR、XRD和氮气吸附脱附等表征技术进行表征。其次,将抗癌药物阿霉素（DOX）负载到MSNs-FITC中。载药粒子的药物释放行为具有明显的pH依赖性,酸性环境加速释放速率。同时,体外细胞毒性测试表明MSNs-FITC具有良好的生物相容性。激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）图像表明,MSNs-FITC可以进入细胞并具有剂量依赖性,流式细胞术分析（FCM）进一步证明了这一结果。     

基于二氧化硅荧光纳米颗粒与核酸染料SYBRGreenⅠ的双色显微成像技术用于E.coliO157:H7的检测

将免疫荧光纳米标记技术与激光共聚焦显微成像方法相结合,发展了一种基于二氧化硅荧光纳米颗粒和核酸染料SYBR Green Ⅰ的双色显微成像技术用于大肠杆菌O157:H7的检测.采用联吡啶钌(RuBpy)二氧化硅荧光纳米颗粒对羊抗大肠杆菌O157:H7抗体进行修饰,基于抗体-抗原相互作用实现了其对目标大肠杆菌O157:H7的特异性标记;同时以核酸染料SYBR Green Ⅰ对细菌进行染色,将细菌和纳米颗粒团聚体区分开,实现了对大肠杆菌O157:H7的双色标记,并通过激光共聚焦显微镜进行免分离的荧光成像检测.结果表明,该方法可用于缓冲溶液体系和混合细菌样品中目标大肠杆菌O157:H7的特异性检测,在仅含5％目标菌的混合样品中仍能观察到具有明显黄色荧光的大肠杆菌O157:H7,且整个检测步骤包括样品预处理可在3h内完成.该方法则具有较好的灵敏度,可检出2.6×103 Cell/mL的目标细菌样品.若采用针对其它病原菌细胞壁抗原的特异性抗体,则有望发展成为一种通用技术用于多种病原菌的快速和灵敏检测.     

扫描电化学微探针的发展及其在局部腐蚀研究中的应用

简要概述当前国内外具有空间分辨能力的扫描微探针技术及其在腐蚀研究中的应用,包括扫描微电极技术(SMET)、扫描电化学显微镜(SECM)、原子力显微镜(AFM)、扫描Kelvin探针技术(SKP)等,其中SMET、SECM、SKP及局部交流阻抗技术可直接测定腐蚀电极表面或界面电化学不均一性的分布图像,而原子力显微镜技术则是通过分子间作用力从纳米尺寸测量腐蚀过程表面形貌的变化.文中侧重介绍作者近年先后建立的具有微米空间分辨度的电化学微探针技术,并利用各种扫描探针技术研究金属/溶液界面电化学不均一性及其局部腐蚀过程.研究表明,空间分辨电化学方法的发展及应用,加深了人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展及过程机理的认识.     

荧光介孔二氧化硅纳米粒子的合成及药物运输（英文）

合成了荧光介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs-FITC),并研究了其在持续药物释放和生物示踪成像方面的应用。首先,采用一步法合成出MSNs-FITC,结合SEM、TEM、FT-IR、XRD和氮气吸附脱附等表征技术进行表征。其次,将抗癌药物阿霉素(DOX)负载到MSNs-FITC中。载药粒子的药物释放行为具有明显的pH依赖性,酸性环境加速释放速率。同时,体外细胞毒性测试表明MSNs-FITC具有良好的生物相容性。激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)图像表明,MSNs-FITC可以进入细胞并具有剂量依赖性,流式细胞术分析(FCM)进一步证明了这一结果。     

利用AFM和SNOM对淋巴细胞膜表面超微结构及其光学性质的初步研究

利用原子力显微镜(Atomic Force Microscopy，AFM)对淋巴细胞表面形貌进行了形态学的初步研究，观察到了其膜表面其他显微技术所不能发现的超微结构．同时也运用扫描近场光学显微镜(Scanning Near field Optical Microscopy，SNOM)对淋巴细胞进行成像，观察了其对光的透射、吸收等光学性质，并对两种成像方法进行了比较．研究发现：淋巴细胞膜表面凹凸不平，分布着大量直径几十到几百纳米不等的小颗粒；淋巴细胞中央部位有自发荧光现象．结果表明，AFM和SNOM可作为进一步探讨淋巴细胞的结构与功能关系的有力工具．     

激光共聚焦显微技术在共定位应用中的常见问题

荧光共定位分析是当今生物显微成像中一个极为常见的技术。本文从以下4个方面详细介绍了使用Zeiss LSM880型激光扫描共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM)进行共定位研究时常见的问题及解决方法:1.如何用共聚焦进行共定位实验;2.如何进行共定位分析;3.如何评价共定位;4.如何判定共定位结果。在共定位研究中,只要按照共定位实验的基本要求拍摄图像,并按照上述方法进行分析,便可得到准确可靠的共定位分析结果。     

肿瘤靶向的磁性荧光IR780-Fe3O4纳米颗粒用于循环肿瘤细胞的检测

循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells,CTCs)的简单、快速分离和检测是目前临床研究中面临的一项挑战.本研究制备了具有肿瘤靶向识别作用的磁性荧光IR780-Fe3 O4纳米颗粒,并将其用于CTCs的分离和检测.通过电镜、荧光光谱仪和超导量子干涉仪对合成的IR780-Fe3 O4纳米颗粒进行表征;采用激光共聚焦显微镜和流式细胞仪对IR780-Fe3 O4纳米颗粒对肿瘤细胞和正常细胞的靶向效果进行了分析;利用激光共聚焦显微镜对IR780-Fe3 O4纳米颗粒在MCF-7细胞中的位置进行定位;并根据IR780-Fe3 O4纳米颗粒孵育后肿瘤细胞的荧光强度绘制标准曲线.研究结果表明,IR780-Fe3 O4能很好地靶向多种CTCs.细胞定位实验进一步表明,IR780-Fe3 O4主要靶向识别肿瘤细胞的线粒体.通过Fe3 O4磁性纳米颗粒偶联IR780建立的这种方法可很好地区分肿瘤细胞和正常细胞,并对模拟血液中的CTCs进行了分离和检测.     

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.     

聚乳酸荧光防伪纤维的制备及其性能

通过熔融纺丝法成功制备了聚乳酸荧光防伪纤维。分别采用DSC、XRD、纤维强度仪、荧光光谱仪、荧光显微镜等探讨了荧光粉含量对聚乳酸荧光防伪纤维的结晶结构、力学性能与荧光性能的影响,并利用激光共聚焦显微镜对防伪纤维进行了3D荧光分布模拟分析。研究结果表明:聚乳酸荧光防伪纤维在紫外光激发下,在530nm处出现最强发射峰,纤维呈黄绿色荧光;随着荧光粉含量的增加,纤维的荧光强度增加,但荧光粉在基体中的团聚现象逐渐加剧,纤维的断裂强度逐渐降低;激光共聚焦显微镜可较好地模拟荧光防伪纤维中荧光粉的分布情况。