金属离子及其配合物荧光探针在核酸分析中的应用

核酸是生命现象的物质基础,对于核酸的研究已经成为生命科学的重要内容。荧光法是研究核酸结构、功能和定性、定量的一种重要方法,而稀土离子及其配合物是荧光分析中最常用的探针技术。本文介绍了近十几年来稀土离子及其配合物荧光探针在核酸分析中的应用。     

功能性ZnS纳米荧光探针的合成及其光谱性质研究

报道了功能性ZnS纳米荧光探针的合成与表征 ,同时研究了纳米粒子的荧光衰变寿命 ,考察了该纳米荧光探针的吸收光谱和荧光发射光谱特性。与此同时 ,研究了不同蛋白质和核酸对该纳米荧光探针的吸收光谱和荧光发射光谱的影响 ,实验表明 ,蛋白质的加入使得该纳米荧光探针的吸收和发射光谱强度均增强 ,而核酸的加入则使其吸收和发射光谱强度均减弱。据此 ,可望将该纳米荧光探针应用于生物大分子的分析测定     

甲苯胺蓝荧光猝灭法测定核酸

以甲苯胺蓝为荧光探针,基于DNA对甲苯胺蓝的荧光猝灭作用,建立了一种定量测定DNA的新方法。在pH 8.5的Tris-HCl缓冲溶液中,测定小牛胸腺DNA的线性范围为0.1～6.0 μg·mL-1,检测限为27 ng·mL-1。该方法应用于实际样品樟树嫩叶中的DNA含量的测定,获得了满意结果。     

超分辨率成像荧光探针材料应用进展

为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分辨低于200 nm的空间结构,阻碍了对亚细胞结构的生物学过程研究。超分辨荧光显微镜技术突破了传统光学衍射对成像分辨率的限制,能够获取纳米尺度的细胞动态过程。除了对传统的宽场荧光显微镜框架的改进及升级改造之外,目前典型的超分辨成像显微镜技术通常依赖于荧光探针材料的光物理性质。常用的荧光探针材料包括荧光蛋白、有机荧光分子和纳米荧光材料等。本文介绍了几种主流的超分辨荧光显微成像技术并总结了已经成功应用到超分辨生物荧光成像中的荧光探针材料的应用进展。     

以金纳米簇为荧光探针快速测定蔬菜中的微量铜

研究了主要因素对Cu2+猝灭金纳米簇荧光的影响,确定了Cu2+的最佳分析条件.在最佳实验条件下,Cu2+在2.4-60.0μg/mL范围时,金纳米簇的荧光猝灭程度与Cu2+浓度呈线性关系,线性回归方程为:(F0-F)/F0=0.5151+0.004709C,线性相关系数为0.9992.蔬菜中常见离子对铜的测定无干扰.对13种蔬菜样品中微量铜进行了测定,5次测定值的相对标准偏差＜4％,加标回收率在94％-106％范围内.     

一种示踪干细胞的磁共振-荧光双模成像探针

本文设计并合成了Gd基磁共振-荧光双模成像探针——Gd-DOTA-PEG-GA,通过电穿孔的方式标记人源间充质干细胞（hMSCs）.电穿孔标记诱导细胞将探针组装成团簇状纳米粒子进入细胞质,显著延长其与细胞结合的时间,并呈现出明显的T₂信号减弱效应,且信号减弱效应可以持续7天以上.在水溶液中,该探针的发射带集中在498 nm,并且荧光强度在一周内无明显衰减.该探针标记的细胞在荧光倒置显微镜下呈现绿色荧光.这些结果表明该探针可以作为磁共振-荧光双模成像探针用于干细胞示踪.     

半导体聚合物纳米荧光探针的制备及生物应用研究进展

半导体聚合物作为功能有机高分子材料被广泛应用于有机光电子器件领域的研究。近年来由半导体聚合物构成的荧光纳米粒子引起了广泛的研究兴趣。这类新型纳米探针具有光学吸收截面大、量子效率高、辐射跃迁速率快、光稳定性好等特性,在荧光成像和生物传感等领域获得了重要应用。本文简要概述了近年来半导体聚合物纳米粒子的研究进展,包括其光物理性质、表面功能化以及在细胞标记、体内成像、生物传感、单粒子示踪、药物输送和光动力学疗法等领域的应用。     

表面修饰的CdS纳米荧光探针的研究

采用溶胶-凝胶法合成硫脲表面修饰的硫化镉纳米粒子[CdS/SC(NH₂)₂],研究硫脲的用量对其粒径的影响,用X射线粉末衍射、透射电子显微镜,红外光谱以及荧光光谱等手段进行了表征。并研究了小牛胸腺DNA的加入对该纳米粒子荧光光谱的影响。实验结果表明,硫脲的用量对该纳米粒子的粒径大小及发光特性有明显影响,随反应物中硫脲与镉离子的物质的量的比值增加,CdS/SC(NH₂)₂纳米粒子粒径变小,其发射波长蓝移,表现出明显的量子尺寸特性;小牛胸腺DNA的加入使CdS/SC(NH₂)₂纳米粒子的发射光谱强度减弱,实验推测该纳米粒子与小牛胸腺DNA存在静电相互作用, 该研究结果可望用于DNA的分析测定。     

铟(Ⅲ)荧光探针与核酸作用机理的光谱研究

应用荧光和紫外可见光谱技术 ,研究了铟 ( )荧光探针与核酸作用的影响因素 ,探讨了体系的作用机理。在 p H7.5和低离子强度条件下 ,荧光探针与核酸发生了沟内结合作用 ,对体系产生了明显的荧光增强作用     

用于细胞脂滴超分辨荧光成像的有机荧光探针研究进展

脂滴是真核细胞中必不可少的一种球形细胞器,与很多细胞生理学过程息息相关。荧光成像技术是观察研究脂滴最有力的工具之一。受光学衍射极限的限制,传统的宽场以及共聚焦显微镜所能达到的成像分辨率约为250 nm左右,这对于观测小脂滴,尤其是新生脂滴（尺寸约30～60 nm）来说是远远不够的。在这种情况下,近年来新兴的各种能够打破衍射极限的超分辨荧光显微镜（如受激发射损耗显微镜、结构光照明显微镜以及光激活定位显微镜等）逐渐吸引了科研人员的兴趣。为了得到高分辨率脂滴荧光图像,除了上述超分辨显微镜之外,还需要具有与之相匹配的高性能荧光探针。本文将简要介绍这几种超分辨显微镜的工作原理,讨论其对荧光探针光物理性质的特殊要求,并进一步系统总结脂滴超分辨成像荧光探针的研究进展。与此同时,本文将分析对比不同超分辨显微镜在脂滴荧光成像方面的优势与不足,并对其发展趋势进行展望。     

Direct observation of elemental segregation in InGaN nanowires by X‐ray nanoprobe

Using synchrotron radiation nanoprobe, this work reports on the elemental distribution in single In_x Ga_1–xN nanowires (NWs) grown by molecular beam epitaxy directly on Si(111) substrates. Single NWs dispersed on Al covered sapphire were characterized by nano‐X‐ray fluorescence, Raman scattering and photoluminescence spectroscopy. Both Ga and In maps reveal an inhomogeneous axial distribution inside sin‐ gle NWs. The analysis of NWs from the same sample but with different dimensions suggests a decrease of In segregation with the reduction of NW diameter, while Ga distribution seems to remain unaltered. Photoluminescence and Raman scattering measurements carried out on ensembles of NWs exhibit relevant signatures of the compositional disorder. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

基于激光诱导叶绿素荧光寿命成像技术的植物荧光特性研究

针对植物荧光遥感探测中信号易受干扰的问题, 提出了一种用于评估植物生长状况及环境监测的荧光寿命成像技术. 采用凹透镜对355 nm波长的激光扩束, 再照射植物激发叶绿素荧光, 由增强型电荷耦合器件接收荧光信号. 采用时间分辨测量法, 连续用相同激光脉冲照射植物以激发相同的荧光信号, 同时不断改变激光脉冲触发探测器启动的延时时间, 从而能够得到完整的离散荧光信号分布图像. 对植物特定位置点产生的离散荧光信号进行拟合, 再运用一种改进型的迭代解卷积法可反演高精度的荧光寿命; 进而反演图像各点的荧光寿命以生成植物的荧光寿命分布图. 该方法所绘制的荧光寿命图比荧光强度图能更准确地反映植物内部的叶绿素含量, 并对活体植物叶绿素荧光寿命的物理特性进行了初步研究, 证明叶绿素荧光寿命与植物生理状态存在一定关联; 并且叶绿素荧光寿命与活体植物所处环境存在着复杂的关系. 未来将与生物物理学家们合作, 继续探寻叶绿素荧光寿命与植物生存环境的关系.     

Calcium imaging using fluorescence lifetimes and long-wavelength probes

We describe imaging of calcium concentrations using the long-wavelength Ca²⁺ indicators, Calcium Green, Orange, and Crimson. The lifetimes of these probes were measured using the frequency-domain method and were found to increase from 50% to severalfold in response to calcium. The two-dimensional images of the calcium concentration were obtained using a new apparatus for fluorescence lifetime imaging (FLIM). We also describe procedures to correct for the position-dependent frequency response of the gain-modulated image intensifier used in the FLIM apparatus. Importantly, the FLIM method does not require the probe to display shifts in the excitation or emission spectra. Using the FLIM method, calcium imaging is possible using probes which display changes in lifetime in response to calcium. Consequently, calcium imaging is possible with excitation wavelengths ranging from 488 to as long as 620 nm, where autofluorescence and/or photochemical damage is minimal. These probes are also suitable for calcium measurements of single cells using lifetime-based flow cytometry.     

活细胞内的单分子荧光成像方法

文章介绍近年来新发展的几种重要的活细胞内单分子荧光成像方法,如转盘式共聚焦显微术、全内反射荧光显微术、荧光共振能量转移技术等。通过介绍它们的原理、特点和在活细胞内单分子行为研究中的应用实例,展示了这些新方法在生命科学领域广阔的应用前景。     

荧光寿命显微成像技术及应用的最新研究进展

由于荧光寿命不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,荧光寿命显微成像技术(fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM)在监测微环境变化、反映分子间相互作用方面具有高特异性、高灵敏度、可定量测量等优点,近年来已被广泛应用于生物医学等领域.然而,尽管FLIM的发明和发展已历经数十年时间,其在实际应用中仍然面临着许多挑战.例如,其成像分辨率受衍射极限限制,而其成像速度与成像质量和寿命测量精度则存在相互制约的关系.近几年来,相关硬件和软件的快速发展及其与其他光学技术的结合,极大地推动了FLIM技术及其应用的新发展.本文简要介绍了基于时域和频域的不同寿命探测方法的FLIM技术的基本原理及特点,在此基础上概述了该技术的最新研究进展,包括其成像性能的提升和在生物医学应用中的研究现状,详细阐述了近几年来研究者们通过硬件和软件算法的改进以及与自适应光学、超分辨成像技术等新型光学技术的结合来提升FLIM的成像速度、寿命测量精度、成像质量和空间分辨率等方面所做的努力,以及FLIM在生物医学基础研究、疾病诊断与治疗、纳米材料的生物医学研究等方面的应用,最后对其未来发展趋势进行了展望.     

结合虚拟单像素成像解卷积的双边照明光片荧光显微技术

光片荧光显微术(light-sheet fluorescence microscopy,LSFM)采用薄片光束从侧面激发样品,在垂直于光片方向上进行成像,具有成像速度快、光学层析能力强以及光漂白和光毒性低等优点,适用于对较大活体生物样品进行高质量、长时间三维动态观测.然而,传统高斯光束LSFM存在分辨率低和成像视场小的...     

An integrated phase-resolved fluorescence imaging system with sub-nanosecond lifetime resolution

In this paper, a novel configuration of an integrated phase-resolved (PR) fingerprint fluorescence imaging system is proposed and implemented. In this integrated PR imaging system, a current modulated 402 nm dual diode laser is proposed to be the light source, to obtain both high laser power and easy modulability. To estimate the lifetime resolution of this PR imaging system, a novel method of using distance-selective suppression of fluorescence signals from two identical fluorescing samples is proposed. Detailed theoretical and experimental analyses are presented. The experimental results demonstrate that this integrated PR imaging system has a lifetime resolution of 0.1 ns. Fingerprint detection experiments are also carried out using this system with latent fingerprints deposited on substrates of aluminum foil and currency.     

氧化石墨烯的多色发光及其在荧光成像中的应用

氧化石墨烯作为石墨烯的一种带隙打开的衍生物,极大地丰富了其光学性质,并拓展了它在传感和成像方面的应用,特别是氧化石墨烯限域的π共轭结构对构建发光碳材料提供了十分便利的条件。目前,有大量的研究工作报道了氧化石墨烯及其衍生物能够产生多种颜色的荧光信号,然而,系统地总结这些研究去揭示氧化石墨烯发光机理的相关工作还比较少。本文总结了关于发光氧化石墨烯纳米材料的合成及其在光学成像方面应用的大量研究工作,为进一步开发新型的发光氧化石墨烯材料提供一些建设性意见。     

Correcting for surface topography in X‐ray fluorescence imaging

Samples with non‐planar surfaces present challenges for X‐ray fluorescence imaging analysis. Here, approximations are derived to describe the modulation of fluorescence signals by surface angles and topography, and suggestions are made for reducing this effect. A correction procedure is developed that is effective for trace element analysis of samples having a uniform matrix, and requires only a fluorescence map from a single detector. This procedure is applied to fluorescence maps from an incised gypsum tablet.