熒光壽命成像中的熒光壽命及其含義:假定一個(gè)無(wú)限窄的脈沖光(δ函數(shù))激發(fā)n0個(gè)熒光分子到其激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的分子將通過(guò)輻射或非輻射躍遷返回基態(tài)。假定兩種衰減躍遷速率分別為Γ和knr,則激發(fā)態(tài)衰減速率可表示為:其中n(t)表示時(shí)間t時(shí)激發(fā)態(tài)分子的數(shù)目,由此可得到激發(fā)態(tài)物種的單指數(shù)衰減方程。熒光壽命定義為衰減總速率的倒數(shù):熒光強(qiáng)度正比于衰減的激發(fā)態(tài)分子數(shù),因此可將上式改寫(xiě)為:其中I0是時(shí)間為零時(shí)的熒光強(qiáng)度,τ為熒光壽命。也就是說(shuō)熒光強(qiáng)度衰減到初始強(qiáng)度的1/e時(shí)所需要的時(shí)間就是該熒光物種在測(cè)定條件下的熒光壽命。實(shí)際上用熒光強(qiáng)度的對(duì)數(shù)對(duì)時(shí)間作圖,直線斜率即為熒光壽命倒數(shù)的負(fù)值。熒光壽命也可以理解為熒光物種在激發(fā)態(tài)的統(tǒng)計(jì)平均停留時(shí)間。事實(shí)上當(dāng)熒光物質(zhì)被激發(fā)后有些激發(fā)態(tài)分子立即返回基態(tài),有的甚至可以延遲到5倍于熒光壽命時(shí)才返回基態(tài),這樣就形成了實(shí)驗(yàn)測(cè)定的熒光強(qiáng)度衰減曲線。熒光壽命成像已用于骨骼和牙齒的診斷。湖南顯微熒光壽命成像哪里有
熒光壽命成像FLIM在生物學(xué)上的應(yīng)用根據(jù)熒光分子種類(lèi)可以分為三種:分別為自發(fā)熒光FLIM、外源分子探針FLIM和FRET-FLIM。自發(fā)熒光FLIM被普遍應(yīng)用于非標(biāo)記生物成像領(lǐng)域。所謂自發(fā)熒光,即生物細(xì)胞本身便包含熒光分子,稱(chēng)為內(nèi)源性熒光分子團(tuán)。FLIM通過(guò)對(duì)自發(fā)熒光分子團(tuán)(如NAD(P)H和FAD)熒光壽命的考察,可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞代謝的監(jiān)測(cè)。這種方案無(wú)需人為對(duì)樣品加入熒光試劑便可以發(fā)射熒光,有效減少了熒光染料對(duì)樣品的毒性、熒光分子與樣品的非特異性結(jié)合及染料對(duì)生理性能的干擾影響。浙江開(kāi)放式熒光壽命成像費(fèi)用隨著技術(shù)的發(fā)展,在顯微鏡視野內(nèi)進(jìn)行超快速全像素?zé)晒鈮勖盘?hào)采集的熒光壽命成像成為可能。
典型的熒光壽命成像包括從感興趣區(qū)域(ROI)的共焦圖像中提取1-,2-或3-衰減時(shí)間。限制熒光團(tuán)的衰減速率可能是任意的,而且很復(fù)雜,因?yàn)樵诩?xì)胞環(huán)境中存在幾種衰減速率。對(duì)于相量圖,關(guān)于選擇哪種衰減模型以及評(píng)估擬合優(yōu)度的挑戰(zhàn)性決定已成為過(guò)去。在相量圖中,所有原始FLIM數(shù)據(jù)在向量空間中均表示為相位和幅度。圖像中的每個(gè)像素都轉(zhuǎn)換為相量圖中的一個(gè)點(diǎn)。單獨(dú)于其在圖像中的位置,具有相似衰減特征的像素在相量圖中形成群集??梢栽诖岁嚵兄羞x擇不同的相量簇,并在標(biāo)注中反向注釋對(duì)應(yīng)的像素。
在使用TCSPC測(cè)量熒光壽命的過(guò)程中,需要調(diào)節(jié)樣品的熒光強(qiáng)度,確保每次激發(fā)后較多只有一個(gè)熒光光子到達(dá)終止光電倍增管。TCSPC方法的突出優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、系統(tǒng)誤差小。采用該技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行熒光壽命成像時(shí),必須逐點(diǎn)測(cè)量樣品的熒光壽命,而每一點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間又比較長(zhǎng),因此,通常認(rèn)為該技術(shù)不太適合熒光壽命測(cè)量。不過(guò),近年來(lái),隨著TCSPC技術(shù)和固體超快激光技術(shù)的發(fā)展,TCSPC技術(shù)已具備快速測(cè)量熒光壽命的條件。通過(guò)與激光共聚焦顯微鏡的結(jié)合,可以對(duì)樣品進(jìn)行熒光壽命成像的測(cè)量。不同熒光基團(tuán)激發(fā)態(tài)停時(shí)間不同,大多數(shù)生物熒光素的熒光壽命時(shí)間在 0.2 - 20 ns。
顯微熒光壽命成像應(yīng)用:材料科學(xué)領(lǐng)域:寬禁帶半導(dǎo)體等體系的少子壽命mapping 測(cè)量;量子點(diǎn)等用作熒光壽命成像顯微鏡探針;鈣鈦礦電池/LED 薄膜的組分分析、缺陷檢測(cè);銅銦鎵硒CIGS,銅鋅錫硫CZTS 薄膜太陽(yáng)能電池的組分、缺陷檢測(cè);鑭系上轉(zhuǎn)換納米顆粒;GaAs 或GaAsP 量子阱的載流子擴(kuò)散研究;生命科學(xué)領(lǐng)域:細(xì)胞體自身熒光壽命分析;自身熒光相對(duì)熒光標(biāo)記的有效區(qū)分;活細(xì)胞內(nèi)水介質(zhì)的PH 值測(cè)量;局部氧氣濃度測(cè)量;具有相同頻譜性質(zhì)的不同熒光標(biāo)記的區(qū)分;活細(xì)胞內(nèi)鈣濃度測(cè)量;時(shí)間分辨共振能量轉(zhuǎn)移(FRET):納米級(jí)尺度上的遠(yuǎn)差測(cè)量,環(huán)境敏感的FRET 探針定量測(cè)量;代謝成像:NAD(P)H 和FAD 胞質(zhì)體的熒光壽命成像。熒光壽命成像可以用于無(wú)法控制局部探針濃度的熒光顯微鏡中。黑龍江熒光壽命成像價(jià)錢(qián)
熒光壽命取決于熒光分子所處的微環(huán)境,通過(guò)對(duì)樣品熒光壽命的測(cè)量和成像可以定量獲取樣品的功能信息。湖南顯微熒光壽命成像哪里有
熒光壽命成像是什么?如果分子環(huán)境刺激激發(fā)態(tài)衰變而不發(fā)射光子,則熒光強(qiáng)度會(huì)降低(淬滅)。熒光淬滅是一條單獨(dú)的發(fā)射路徑,因此在動(dòng)力學(xué)上與熒光過(guò)程形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。激發(fā)態(tài)存儲(chǔ)現(xiàn)在可以通過(guò)一個(gè)以上的過(guò)程衰變,從而縮短熒光壽命。這種壽命的改變可用于收集分子環(huán)境的信息。一種特殊類(lèi)型的淬滅是將激發(fā)能量以非輻射的方式傳遞到相鄰的不同熒光染料中:“熒光共振能量轉(zhuǎn)移”,F(xiàn)RET。此時(shí),不只第1個(gè)熒光染料(供體)變暗,壽命變短,而且第二個(gè)熒光染料(受體)在“錯(cuò)誤的”激發(fā)顏色下開(kāi)始發(fā)光。由于這種效果的產(chǎn)生需要兩種熒光染料(小于10 nm)的密切接觸,因此將其用作研究分子相互作用的“分子標(biāo)尺”。它也是許多現(xiàn)代FRET生物傳感器的基礎(chǔ)。湖南顯微熒光壽命成像哪里有
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