荧光光谱法研究核黄素与核黄素结合蛋白的相互作用

运用荧光光谱研究了核黄素与核黄素结合蛋白的相互作用,并探讨了两者间的结合类型、结合常数、结合过程中热力学参数和能量转移。结果表明:核黄素结合蛋白内源荧光的猝灭是由于核黄素与蛋白质之间形成复合物,并符合静态猝灭机理。298,308,318K下核黄素与核黄素结合蛋白的结合常数分别为:5.35×108,1.54×108,0.56×108 L.mol-1。热力学数据表明核黄素与核黄素结合蛋白之间主要作用力为氢键和范德华力。Frster能量转移理论确定了核黄素与核黄素结合蛋白的作用距离与能量转移效率分别为0.70nm与0.39。利用同步荧光光谱研究了核黄素结合蛋白与核黄素结合过程中构象的变化。     

时域两维荧光寿命显微测量研究

提出了一种新的时域两维荧光寿命显微测量技术,建立了一套荧光寿命成像显微系统,介绍了这种测量技术的数据处理方法。用标准样品对该系统进行了测试,实验表明,该系统的时间分辨率为2ps,在放大倍率为100倍的情况下,该系统的空间分辨率为8um。如果在现有的设备下采用更细的网格板和微位移系统,那么该系统的空间分辨率可小于1um.     

激光诱导荧光寿命及其测量

激光诱导荧光特性的研究可用于包括心血管病在内的多种疾病的诊断。荧光发射包括光谱（频域）和时间（时域）两方面的信息，后者表现为荧光寿命。在很多情况下，测量荧光寿命是比测量光谱更为有效的诊断方法。本文从理论上讨论了荧光寿命问题，并介绍两种测量方法，可用于测量人体正常组织和病变组织的激光诱导荧光寿命     

基于皮秒时间分辨的癌细胞荧光寿命研究

研究了用于癌症诊断与治疗的光敏剂血卟啉(hematoporphyrin derivative,HPD)的超快光动力学过程,采用超短脉冲激光光谱技术和皮秒时间相关单光子计数系统,测量了经血卟啉培养的活体癌细胞与正常细胞的皮秒时间分辨荧光光谱及荧光峰值强度随时间衰变曲线,观测到：癌细胞与正常细胞样品荧光寿命的快成分分别为150和300 ps;癌细胞与正常细胞的荧光峰值强度经12 h分别衰减10%和55%。经对测量所得的荧光衰减曲线进行分析,计算出癌细胞与正常细胞的荧光寿命分别为824和1798 ps;血卟啉在癌细胞与正常细胞样品中滞留时间分别为17天和6天。结果表明癌细胞与正常细胞对血卟啉亲和性及对血卟啉滞留的稳定性有显著差异,测量结果确认了荧光光谱技术诊断与治疗癌症的可行性,并对实时监测生物样品微弱超快荧光具有重要的指导意义和临床应用价值。     

单组分荧光寿命成象显微的研究

激发光的调制频率和CCD所记录到的光强度是影响荧光寿命成象显微频域法测量和数据处理精度的主要因素.本文采用Monte Carlo方法,以单组分问题为例,研究了在用频域外差法进行荧光寿命成象显微测量中激发光的调制频率以及CCD所记录到的光强度对数据处理精度的影响,给出了当调制频率不变时,在不同荧光强度下,对于不同的荧光寿命范围、荧光寿命计算的统计结果,给出了改进测量精度的方法.     

微秒级激光荧光寿命测量

本文描述了由氮分子激光器，小型光栅单色器，光电倍增管，记忆示波器等组装成的微光荧光寿命测量装置，讨论了该装置的测量原理和方法，并测定了ＹＡＧ晶体，钒磷酸盐等样品的荧光寿命，测定的结果与标准样品值相符。     

双光子激发钠分子荧光寿命的测量

本文研究了钠分子高位三重态荧光寿命的测量方法。利用倍频晶体模拟等频双光子激发过程和对荧光衰变曲线求卷积的数值计算方法。有效地消除了测量仪器响应函数的影响,测量了Na_2高位三重态2~3∏_g→a~3∑_u~+的荧光寿命。     

血卟啉及金属血卟啉与甲氧卞氨嘧啶相互作用的荧光光谱研究

荧光光谱法研究了甲氧卞氨嘧啶与血卟啉及金属血卟啉的作用情况 ,考察了酸度对甲氧卞氨嘧啶荧光强度的影响。在 p H=11.0的 KH2 PO4- Na2 HPO4缓冲液中 ,甲氧卞氨嘧啶有较强的荧光峰 ,血卟啉及金属血卟啉对甲氧卞氨嘧啶有明显的识别作用 ,结合常数大于 10 5,结合比均为 1∶ 1。金属血卟啉与甲氧卞氨嘧啶的结合常数小于血卟啉与甲氧卞氨嘧啶的结合常数 ,并对识别机理进行了探讨。     

HpD肿瘤定位组份的时间分辨荧光光谱研究

采用微微秒激光作激发源的时间相关单光子计数系统测量了血卟啉衍生物的肿瘤定位组分(TLF)在缓冲液中不同阳离子表面活性剂浓度下的荧光衰减波形I(t)和时间分辨光谱I(λ,t).     

核黄素与鲱鱼精DNA相互作用的荧光光谱

荧光光谱法研究了核黄素(RF)与鲱鱼精DNA的相互作用.考查了离子强度、温度及磷酸盐对RF-DNA体系的影响.结果表明,DNA的存在使得RF的荧光光谱发生了规律性猝灭,其猝灭机制为静态猝灭;运用Stern-Volmer方程对实验数据进行了分析,得到了猝灭常数为2.82×103L·mol-1、结合位点数为1.17.核黄素...     

Fluorescence lifetime distributions in membrane systems

Membranes are complex biological systems that display heterogeneity at all spatial scales. At a molecular level, the heterogeneity arises from lipid and protein composition. At the cellular level, heterogeneity is due to membrane organization and large scale morphology. A quantitative evaluation of membrane heterogeneity at a microscopic level is very important for several fields of membrane studies. We have developed a method for the analysis of the decay of fluorescent membrane probes that can provide a quantity sensitive to membrane heterogeneity. This method is based on the analysis of the fluorescence decay using continuous lifetime distributions. The major challenge in the interpretation of the analysis results is in the identification, at a molecular level, of the mechanisms that influence the fluorescence decay. In this review we illustrate the principles of data analysis and we show examples of identification of the measured parameters with specific variables that affect membrane heterogeneity.     

激光诱导叶绿素荧光寿命的测量及其特性分析

提出了一种用于评估植物生长状况及环境监测的激光诱导叶绿素荧光寿命测量方法. 采用波长355 nm的激光作为光源激发叶绿素荧光, 由光电倍增管接收其荧光信号, 由于被测叶绿素荧光衰减函数与激光脉冲、仪器响应函数卷积在一起, 根据它们的特性, 运用时间分辨测量法分别测得叶绿素荧光及其背景信号, 并结合一种新型解卷积算法可分离出真实的叶绿素荧光衰减函数, 从而获取叶绿素的荧光寿命. 测试结果表明: 该方法能够实现叶绿素荧光寿命的高精度实时监测, 对不同叶绿素含量的溶液荧光寿命进行了测试, 证明叶绿素含量与其荧光寿命具有相关性, 并且拟合了叶绿素含量与荧光寿命的标定曲线. 关键词： 荧光寿命 激光诱导荧光 时间分辨测量法 叶绿素含量     

Fluorescence lifetime imaging in biosciences: technologies and applications

The biosciences require the development of methods that allow a non-invasive and rapid investigation of biological systems. In this aspect, high-end imaging techniques allow intravital microscopy in real-time, providing information on a molecular basis. Far-field fluorescence imaging techniques are some of the most adequate methods for such investigations. However, there are great differences between the common fluorescence imaging techniques, i.e., wide-field, confocal one-photon and two-photon microscopy, as far as their applicability in diverse bioscientific research areas is concerned. In the first part of this work, we briefly compare these techniques. Standard methods used in the biosciences, i.e., steady-state techniques based on the analysis of the total fluorescence signal originating from the sample, can successfully be employed in the study of cell, tissue and organ morphology as well as in monitoring the macroscopic tissue function. However, they are mostly inadequate for the quantitative investigation of the cellular function at the molecular level. The intrinsic disadvantages of steady-state techniques are countered by using time-resolved techniques. Among these fluorescence lifetime imaging (FLIM) is currently the most common. Different FLIM principles as well as applications of particular relevance for the biosciences, especially for fast intravital studies are discussed in this work.      

用于双光子激发荧光寿命显微成像的高重复频率皮秒扫描相机

建立了一台基于新研制的高重复频率皮秒扫描相机的双光子激发荧光寿命显微成像系统,重点介绍所研制的高重复频率皮秒扫描相机。为了在高时间分辨力的同时扩大时间测量范围,实现大面积两维空间高时间分辨取样测量,从而提高采样速率和更有效地发挥扫描相机的作用,设计和研制了一种大面积、高时间分辨力扫描变像管和一种重复频率高达1MHz的斜坡电压扫描电路。基于上述关键部件所研制的扫描相机具有重复频率高、扫描速度可调、时间分辨力高、工作面积大、非线性低、触发晃动小等优点。用钛宝石飞秒激光器作为激光脉冲源,通过脉冲提取器将76MHz的高重复频率降低为1MHz,采用可调延时器和标准具对扫描相机的时间分辨力、扫描速度和非线性进行标定。该系统的时间分辨力达到6.5ps,非线性为2.60%,可测量的时间范围从十几皮秒到几十纳秒。测量了若丹明6G和香豆素314两种标准荧光染料的荧光寿命,取得了与参考文献一致的实验结果。     

双光子激发时间分辨荧光光谱测量技术

建立了一台基于高重复频率扫描相机的双光子激发时间分辨荧光光谱测量系统，能够同时测量样品的荧光光谱和寿命. 该系统的时间分辨率为6.5—200ps，光谱分辨率为1—3nm，能够实现快速数据采集以及可靠和可重复的寿命和光谱测量. 利用标准荧光染料(若丹明6G、香豆素314)及其混合溶液对该系统进行了测试，所得到的荧光光谱分布和寿命值与文献报道一致. 实验结果表明，该系统能有效区分多组分荧光团. 这为鉴别多荧光团或多组分生物组织提供了一种独特的对比方法，可用于多光谱分辨荧光寿命成像和荧光共振能量转移成像等方面. 关键词： 荧光寿命 荧光光谱 双光子激发 高重复频率扫描相机     

基于时间相关单光子计数的荧光寿命成像技术

采用时域法中的时间相关单光子计数方法记录荧光寿命,时间相关单光子计数采用多波长通道同时记录荧光光子数,可以提高计数效率和信息量,还可以在稳态图像中分离不同荧光团,形成4维图像。并采用多光子激发技术,利用长波长光源发出的两个或多个光子可以激发出一个短波长的光子。多个光子必须几乎同时到达激发点, 才能提供被激发分子足够的能量以产生荧光。多光子激发波长较长, 生物组织对其散射减小,因而可以穿透到更深层的组织,从而提高荧光成像深度和空间分辨力,并减少对活体样品的损伤。     

光参量荧光寿命分布

根据荧光寿命定义和放大过程获得的增益方程,研究了新型非线性晶体BaAlBO3F2中三种不同的相位匹配模式下中心波长532 nm泵浦的参量荧光光子寿命的分布特性。结果表明,当注入单色信号光时,参量荧光寿命随泵浦光相位匹配角的增加由椭圆体分布变化为圆环体分布。采用宽带信号光时,则由分散分布改变为集中在近200 nm波长范围内分布,并随泵浦光相位匹配角的增加而逐步减小。考虑宽带泵浦光注入情况时,参量荧光寿命的分布范围由于相位匹配范围增加而随之扩展。     

光参量荧光寿命分布

 根据荧光寿命定义和放大过程获得的增益方程,研究了新型非线性晶体BaAlBO₃F₂中三种不同的相位匹配模式下中心波长532 nm泵浦的参量荧光光子寿命的分布特性。结果表明,当注入单色信号光时,参量荧光寿命随泵浦光相位匹配角的增加由椭圆体分布变化为圆环体分布。采用宽带信号光时,则由分散分布改变为集中在近200 nm波长范围内分布,并随泵浦光相位匹配角的增加而逐步减小。考虑宽带泵浦光注入情况时,参量荧光寿命的分布范围由于相位匹配范围增加而随之扩展。     

一种实现显微荧光寿命图的测量方法

将脉宽120fs、重复率76MHz激光引入激光扫描显微镜的激发光路,利用其扫描系统对荧光标记样品激发扫描,将激发出的荧光从荧光探测光路引入备用的外部探测口;在探测口接一快速光电倍增管,将光电倍增管的信号送给时间相关单光子计数器,获得时间相关的荧光强度图;最后通过计算机处理获得荧光寿命图。应用此系统对青色荧光蛋白(CFP)、黄色荧光蛋白(YFP)荧光寿命进行了测量,并应用CFP、YFP实现荧光共振能量转移的测量。通过实验看出利用已有的激光扫描显微镜,配合较先进的寿命测量方法,可以很好地实现显微荧光寿命图的测量。