DNA纳米传感器荧光成像技术

把基于量子点的DNA纳米传感器模型应用到ICCD荧光显微成像系统中,利用量子点的量子产率高、荧光寿命长、激发谱宽而发射谱窄、发射波长可由材料尺寸调谐等特性,以量子点为供体,Cy5(一种小分子荧光染料)为受体,结合ICCD系统的全内反射荧光成像功能、实时成像功能和双通道成像功能,证实了DNA纳米传感器可以在溶液中检测到含30个碱基的单链目标DNA片段。实时拍摄了溶液中链霉亲和素包被的量子点对两头分别连着Cy5和生物素的单链DNA片段(Cy5-ssDNA-Biotin)的捕获过程。并在活的中国仓鼠卵巢细胞样品中加入链霉亲和素包被的量子点和Cy5-ssDNA-Biotin进行实时荧光成像,拍摄到链霉亲和素包被的量子点和Cy5-ssDNA-Biotin进入细胞中并发生FRET的过程,初步表明了DNA纳米传感器在活细胞内进行DNA(或RNA)片段检测的可行性。     

拉直的单个DNA分子的全内反射荧光实时成像研究

全内反射荧光(TIRF)成像技术利用穿透深度仅200 nm左右的隐失波来激发诱导荧光,探测灵敏度和图像信噪比大大提高,成为单分子研究的有力工具。分子梳技术利用DNA末端与固体表面的结合力和周围流体流动产生的侧向力将DNA分子拉伸并平铺在表面上。结合这两种技术,对分子梳拉直的单个DNA分子进行了清晰的实时荧光成像,发现TIRF成像条件下DNA分子与荧光探针YOYO-1组成的复合体可自然避免发生光敏断裂现象;实时监测了单个DNA-YOYO-1复合体的光漂白过程,通过对激发光照射时间与探测器曝光时间进行同步控制,可大幅降低光漂白程度,为拉直的单个DNA分子的长时间实时观察和成像研究优化了实验条件,为实时、可视化地研究其与蛋白质相互作用的动力学过程奠定了基础。     

紫杉醇诱导不依赖于Caspase-3细胞类似Paraptosis的荧光光谱分析

研究了紫杉醇(Taxol)诱导人肺腺癌细胞(ASTC-a-1)类似Paraptosis的特征和机理。采用CCK-8技术检测了抑制细胞活性的特性,结果表明大于70 μmol·L-1浓度的紫杉醇可以显著抑制细胞活性;采用激光共聚焦扫描荧光成像从形态上检测了紫杉醇诱导细胞死亡的形态特征,表明紫杉醇诱导了类似副凋亡(Paraptosis)特征的细胞肿胀和细胞质空泡化,而且没有细胞膜皱褶、细胞核浓缩等细胞凋亡的特征;通过基因质粒转染在细胞转染稳定表达基于荧光共振能量转移(FRET)质粒SCAT3,并利用FRET受体光漂白技术和荧光光谱检测分析技术研究了紫杉醇诱导细胞类似Paraptosis过程中Caspase-3的活化特性,结果表明在紫杉醇诱导细胞质肿胀和细胞死亡的过程中Caspase-3没有被活化。以上研究结果表明紫杉醇可以通过类似Paraptosis的方式明显诱导细胞程序性死亡,该过程不依赖于Caspase-3的活性。     

一种基于异硫氰酸荧光素的pH纳米传感器制备

无创且实时检测微观环境的pH变化在医疗等领域具有重要的研究价值,本文通过灵活简单的共沉淀方法制备了一种基于pH敏感分子异硫氰酸荧光素(FITC)的荧光pH纳米传感器,FITC的荧光强度随pH值增加发生明显变化,当pH值从3变至9时,荧光强度增大约38倍,基于FITC荧光强度变化可实现对pH的灵敏检测,pKa值为6.07。该荧光pH纳米传感器具有小粒径、高灵敏度、良好的可逆性和生物相容性,在细胞等微环境pH检测方面将具有良好的应用前景。     

激光诱导自体荧光成像法(LIFI)诊断肺癌

系统利用三倍频调Q脉冲Nd:YAG激光器产生波长为355nm的激光作为激发光,利用像增强型电荷耦合器件(ICCD)作为成像器件,对肺癌组织和正常肺组织在特征波段进行荧光成像。对不同特征波段的荧光图像进行分析后可看出肺癌组织与正常肺组织有明显区别。为利用激光诱导荧光诊断肺癌提供了一种新的诊断方案,并可在改进后用于临床诊断。     

光电子技术与器件 光放大、控制与器件

TN223 2006032458一种基于强迫性选择MRC测量的新方法=A novel meth-od based on forced-choice for MRC measurement[刊,中]/李升才(北京特种车辆研究所.北京(100072)) ,金伟其…∥光学技术.—2006 ,32(2) .—230-233在分析微光ICCD成像系统工作原理的基础上,研制了新型微光ICCD成像系统MRC特性测试仪。以该系统为实验装置,以Weibull心理测量方程为理论基础设计了一种选择性靶标。基于选择性靶标,提出了一种基于强迫性选择MRC测量的新方法,利用该方法对微光ICCD成像系统进行了实际测量。该方法对建立微光ICCD成像系统MRC理论…     

基于ICCD的快速荧光显微成像技术及在活细胞研究中的初步应用

利用像增强型CCD、氩离子激光器和氙灯等建立了一套快速荧光显微成像系统,并初步应用于活细胞研究。实时观测和拍摄了大鼠脑微血管内皮细胞增殖分裂过程中细胞内钙敏感荧光探针Fluo-3标记的钙离子浓度分布快速变化的图像,并选取动态图像中四个典型的点给出荧光强度灰度值的变化曲线。该系统可用于高灵敏实时记录活细胞内基于荧光显微成像的快速变化过程,为活细胞的研究提供了一种很好的观察和分析手段。     

一种基于强迫性选择MRC测量的新方法

与传统光电成像系统成像质量的评价方法相比,最小可分辨对比度(MRC)能够更全面地反映光电成像系统的极限性能。它考虑了系统的灵敏度、噪声、目标空间频率以及人眼视觉特性等因素对系统阈值对比度的影响,可用于光电成像系统的视距估算。在分析微光ICCD成像系统工作原理的基础上,研制了新型微光ICCD成像系统MRC特性测试仪。以该系统为实验装置、以Weibull心理测量方程为理论基础设计了一种选择性靶标。基于选择性靶标,提出了一种基于强迫性选择MRC测量的新方法,利用该方法对微光ICCD成像系统进行了实际测量。该方法对建立微光ICCD成像系统MRC理论模型具有重要的指导意义,对直视型微光成像系统MRC特性的测量具有借鉴意义,对光电成像系统成像质量的评价具有重要的使用价值。     

用于在线E-FRET定量成像的自动背景识别与数据筛选

因灵敏性高、无损伤和测量速度快等特性,基于3-cube的荧光能量共振转移(E-FRET)显微成像术是目前最流行的活细胞定量FRET成像技术。为了实现活细胞在线实时FRET定量成像,首先提出了一种细胞图像背景自动识别与图像阈值设定的方法:逐像素统计灰度值出现的次数,第1个峰值处的灰度值确定为背景值;将背景值的β(经验常数)倍设为阈值,将扣除背景的供体激发供体探测通道图像和受体激发受体探测通道图像再次扣除阈值,负值置零后进行逻辑与运算制作用于数据筛选的布尔逻辑模板,并将其用于FRET效率和供受体浓度比的数据筛选。利用所提出的方法对转染了不同FRET质粒的细胞进行活细胞在线动态定量E-FRET成像,得到了与期望值一致的测量结果。     

基于场景的三通道偏振成像系统的校正方法

基于定标的三通道偏振成像系统的校正方法在对通道响应度非一致性的标定过程中操作繁琐,无法根据实际环境的变化随时校正,影响了三通道偏振成像系统的实用性。为了解决这一问题,提出了一种基于场景的三通道成像系统的校正方法。该方法基于对场景中偏振信息的统计,分离出复杂场景中无偏振性的场景分量,简单快速地修正了各通道的灰度响应差异。实验结果表明:该方法克服了通道响应度非一致性的影响,突出不同材质物体的偏振差异,使三通道偏振成像系统的成像效果接近单通道偏振成像系统水平,极大地提高了系统的实用性。     

全内反射双通道观察双标记荧光染色的非洲绿猴肾细胞

在像增强型电荷耦合器件(ICCD)荧光显微成像装置上用双通道成像方法观察了非洲绿猴肾细胞(COS-7)中由EGFP转染的肌球蛋白Myosin 15a,以及Rhodamine标记的细胞微丝。为观察微丝尖端的肌球蛋白Myosin 15a,采用了高灵敏、低损伤的全内反射激发荧光显微成像技术,并在双通道中选用合适滤光片组合消除两种荧光染料间的光谱串扰。实验观测到非洲绿猴肾细胞内过表达的肌球蛋白Myosin 15a和伸长的微丝的分布情况,尤其是清晰观察到Myosin 15a在微丝上的分布。为全内反射双通道荧光成像技术在生命科学中的应用展示了广阔的前景。     

鲜红斑痣光动力治疗的荧光光谱监测

应用荧光光谱技术监测了鲜红斑痣(PWS)光动力治疗(PDT)中的光敏剂血药浓度与光产物生成。以532 nm倍频Nd∶YAG激光器作为PDT照射光源与荧光激发光源,以光谱仪与ICCD采集荧光光谱。在系统验证实验中,构建含有血卟啉单甲醚(HMME)的小鼠正常皮肤的荧光基本光谱,通过最小二乘光谱拟合区分HMME荧光(624 nm)与光产物荧光(652 nm)。含有PSD-007的病人患区荧光光谱拟合采用相同基本光谱,获得不同病人个体具有显著差异的光敏剂血药浓度曲线与光产物生成漂白曲线。所建立的荧光光谱监测系统与光谱拟合方法可为PDT精确量化剂量学方法的建立提供技术手段,所得结果有利于制定个性化的PDT治疗方案。     

Femtosecond laser filamentation with a 4 J/60 fs Ti:Sapphire laser beam: Multiple filaments and intensity clamping

Laser Physics - We used both the backscattered nitrogen fluorescence signal (BSF) and ICCD fluorescence side imaging methods to study the filament light intensity with a 4 J/60 fs Ti:sapphire laser...     

Temporal filtering with fast ICCD cameras in Raman studies

A common problem when applying Raman scattering in applied research is spectral interference from laser‐induced fluorescence. Extensive work has been invested in developing spectral and polarization filters as well as modulation schemes to refine spontaneous Raman signals. This current work, however, focuses on utilizing the temporal domain using a picosecond laser system and ICCD cameras with relatively short decay of the camera gate to prevent the fluorescence tail from being captured in Raman experiments. Further, the approach of using an ICCD camera to perform temporal filtering is compared to earlier proposed detection schemes using streak cameras or Kerr gates. The temporal‐filtering scheme is evaluated in a spectroscopic investigation where a background subtraction algorithm is presented. The temporal‐filtering scheme was also evaluated for Raman imaging of a levitated water droplet surrounded by fluorescing toluene vapor. Furthermore, the temporal‐filter detection scheme was simulated in order to provide straight forward evaluation tools to estimate the potential of performing temporal filtering with a laser/camera system considering: laser‐pulse duration, time jitter, camera‐gate characteristics, gate delay times, fluorescence lifetimes, and relative signal strength between the Raman and fluorescence signal. The fluorescence signal was modeled with a closed two‐level system, and the simulated results were compared to results from an investigation of the rising slope of toluene fluorescence. These evaluation tools and experimental investigations may serve as guidelines for planning and performing Raman measurements in situations where traditional filter‐rejection schemes are insufficient. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

荧光法研究空气等离子体膨胀动力学过程

基于等离子体荧光法研究了Nd∶YAG纳秒1 064 nm激光脉冲诱导击穿空气等离子体的膨胀动力学过程,用ICCD相机捕获了不同激光脉冲能量诱导的空气等离子体随时间演化图像,给出激光能量100,150,200,300 mJ时击穿空气产生的空气等离子体波阵面前沿的膨胀距离,推演出空气等离子体的扩展速度。实验结果表明等离子体发光区域主要分布在等离子体膨胀区域,等离子体荧光强度随时间增加变强然后渐渐变弱,膨胀区域逐渐增大,在300 mJ,22 ns膨胀距离最大达到3.76 mm,等离子体扩展速度在膨胀初期达到105 m·s-1量级,在膨胀16 ns内迅速衰减,随后趋于平缓。激光脉冲能量越大,引起空气击穿的时刻靠近高斯激光脉冲上升阶段。     

水污染物的激光诱导荧光测定

简单介绍了激光诱导荧光（ＬＩＦ） 产生的机理。以３ 倍频Ｎｄ：ＹＡＧ 激光（ 波长３５５ｎｍ） 为激发源,研究了水中几种典型污染物的ＬＩＦ 谱。结果表明这些污染物可用ＬＩＦ 方法加以探测和鉴别。     

Time-resolved imaging of VUV emission from a He-Xe micro surfacedischarge

A direct observation of two-dimensional, time dependent behavior of 147 nm and 173 nm vacuum ultra violet emission from a single surface discharge type AC plasma display panel cell were obtained using a gated, image intensified charge-coupled device (ICCD). The images on the ICCD are formed by a pinhole. The two lines show similar spatial profile but quite different temporal behavior