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)度會降低(淬滅)。熒光淬滅是一條單獨(dú)的發(fā)射路徑,因此在動力學(xué)上與熒光過程形成競爭關(guān)系。激發(fā)態(tài)存儲現(xiàn)在可以通過一個以上的過程衰變,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,不只第1個熒光染料(供體)變暗,壽命變短,而且第二個熒光染料(受體)在“錯誤的”激發(fā)顏色下開始發(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)。熒光壽命成像通常用于研究生物分子間相互作用、細(xì)胞中的信號事件或區(qū)分光譜重疊的熒光團(tuán)。湖南動物熒光壽命成像研發(fā)
熒光壽命成像裝置通常由激發(fā)光源、光電探測器、延遲儀器及圖像處理設(shè)備組成。門控儀器的光源通常為短脈沖的超快激光器,常見的成像設(shè)備是CCD,延遲儀器提供FLIM的控制信號。由于光電探測器和CCD等器件輸出的是光強(qiáng)度信息,熒光壽命圖像可以通過Rapid Lifetime Determination (RLD)和Weighted Nonlinear Least Square (WNLLS)兩種處理方法利用熒光強(qiáng)度圖像通過反演得出。熒光壽命成像(FLIM)有時域和頻域測量法,時域測量中主要有TCSPC技術(shù)、門控探測技術(shù)、條紋相機(jī)探測技術(shù)和頻閃技術(shù);頻域測量法中主要是調(diào)制技術(shù)。每一種測量技術(shù)在測量樣品成像的過程中都有優(yōu)勢和劣勢,在實(shí)際測量樣品的熒光壽命時,需要根據(jù)實(shí)際的樣品裝填而綜合考慮選擇合適的熒光壽命測量技術(shù)。江蘇紅外熒光壽命成像采購熒光壽命成像具有不同于熒光強(qiáng)度成像的眾多優(yōu)點(diǎn);
熒光壽命成像開始用于組織體的在體成像,與傳統(tǒng)的使用熒光強(qiáng)度和光譜信息作為鑒別組織異常的成像方式相比,壽命成像提供了更多的生化診斷信息。熒光壽命成像已用于骨骼和牙齒的診斷。另外,采用多光子激發(fā)可顯著提高組織體的成像深度,如對人體皮膚自體熒光進(jìn)行多光子激發(fā)熒光壽命成像,成像深度達(dá)200 um,組織體的熒光壽命分布揭示了細(xì)胞代謝狀態(tài)的變化,可用于對皮膚病的診斷。對腔體中瘤的早期臨床診斷,已開發(fā)出具有實(shí)時及壽命分辨功能的內(nèi)窺鏡,并對離體膀胱樣品進(jìn)行測試,得到了黃素分子的自體熒光壽命圖像。
熒光壽命成像可以提供熒光強(qiáng)度(光子數(shù))和光子壽命的空間分布,具有200 nm的空間分辨率和皮秒量級的時間分辨率。通過雙光子激發(fā)(結(jié)合飛秒脈沖和共焦顯微鏡)可以直接檢測熒光和時間分辨的熒光壽命。這種無損檢測技術(shù),無需解剖或?qū)iT制造分層樣品,不但可在樣品表面,還可在樣品表面以下實(shí)現(xiàn)深度解析測量。特別適用于新材料、光子學(xué)、光伏、光催化、生物材料、納米材料和納米復(fù)合材料以及其相關(guān)的原理探究和設(shè)計優(yōu)化。熒光壽命成像圖像中每一個像素點(diǎn)在phasor圖上都有一個對應(yīng)的點(diǎn)。因此我們可以獲取每個像素點(diǎn)的壽命信息,也可以獲知每一壽命所對應(yīng)的圖像區(qū)域。熒光壽命可以在頻域或者時間域測量。
在使用TCSPC測量熒光壽命的過程中,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、測量結(jié)果準(zhǔn)確、系統(tǒng)誤差小。采用該技術(shù)對樣品進(jìn)行熒光壽命成像時,必須逐點(diǎn)測量樣品的熒光壽命,而每一點(diǎn)的測量時間又比較長,因此,通常認(rèn)為該技術(shù)不太適合熒光壽命測量。不過,近年來,隨著TCSPC技術(shù)和固體超快激光技術(shù)的發(fā)展,TCSPC技術(shù)已具備快速測量熒光壽命的條件。通過與激光共聚焦顯微鏡的結(jié)合,可以對樣品進(jìn)行熒光壽命成像的測量。熒光壽命成像技術(shù)是一種在顯微尺度下展現(xiàn)熒光壽命空間分布的技術(shù)。湖南動物熒光壽命成像研發(fā)
熒光壽命成像主要通過TCSPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)。湖南動物熒光壽命成像研發(fā)
熒光壽命成像(FLIM)的方法特別適合于體內(nèi)診斷,因?yàn)樗鼈兪菬o創(chuàng)且無損的。因此,它們被普遍用于受試者的臨床研究和醫(yī)學(xué)檢查。例如,該技術(shù)可以用于以下領(lǐng)域:皮膚的體內(nèi)診斷:人類皮膚的多光子擴(kuò)散層析成像結(jié)合了雙光子激發(fā)和非解掃檢測,因此,多光子FLIM可以提供組織層的光學(xué)切片圖像,深度可達(dá)100 μm。人皮膚細(xì)胞的體內(nèi)雙光子成像是可能的,而不會損害組織的活力,可以從亞細(xì)胞分辨率重建三維結(jié)構(gòu)。眼科檢查:眼科FLIM結(jié)合了快速光束掃描和皮秒二極管激光器激發(fā)的功能。該方法非常靈敏,可以記錄人眼眼底(背景)的壽命圖像。通過這種方式,有可能及早發(fā)現(xiàn)眼部疾病,因?yàn)檫@些疾病通常伴隨著眼底的代謝變化。反過來,這些引起內(nèi)源性熒光團(tuán)的熒光衰減參數(shù)的變化。湖南動物熒光壽命成像研發(fā)
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