熒光壽命成像技術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用:熒光分子的壽命就像熒光分子的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜一樣是熒光分子的固有特性,隨著近年來對蛋白及分子功能研究的不斷深入,科研工作者除對多色成像、鈣成像等功能成像的需求日漸增多之外,對熒光壽命成像的需求也逐漸增加,而熒光壽命成像能提供除熒光強(qiáng)度、熒光光譜信息之外的熒光分子的壽命信息,可用于分子間相互作用(FRET)、分子所處微環(huán)境的離子濃度(如Ca2+、pH)及細(xì)胞代謝水平的改變等測量,并可拆分光譜重疊的熒光染料及染料和自發(fā)熒光,還可以結(jié)合熒光相關(guān)光譜對單分子實(shí)現(xiàn)熒光壽命相關(guān)光譜FLCS的測量。熒光壽命成像擴(kuò)展了傳統(tǒng)熒光成像的維度,是功能成像的理想工具,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。熒光壽命成像的發(fā)展很好地彌補(bǔ)了基于強(qiáng)度成像的問題,對生物醫(yī)學(xué)檢測有著重要的意義。浙江多色熒光壽命成像原理
作為熒光成像中除光譜和強(qiáng)度之外的新維度,當(dāng)前,熒光壽命成像主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:用于樣品分離,如利用不同染料熒光壽命的差異將不同組織、正常與病變細(xì)胞等有效分離。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)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(jì)優(yōu)化。重慶分子熒光壽命成像大概多少錢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)。
熒光壽命成像技術(shù)有兩種:時間域和頻率域。(1)時域FLIM:需要脈沖光源,所以一般在雙光子的系統(tǒng)上比較常見FLIM(熒光壽命成像Fluorescence Life-time imaging Microcopy簡稱FLIM),理由一是激光是脈沖的,二是買雙光子的老師一般也搭配一個FLIM。(2)頻域FLIM:需要一個相位調(diào)制的光源,有用LED調(diào)制的。熒光壽命成像FLIM的應(yīng)用:1)細(xì)胞體自身熒光壽命分析;2)自身熒光相對熒光標(biāo)記的有效區(qū)分;3)具有相同頻譜性質(zhì)的不同熒光標(biāo)記的區(qū)分;4)活細(xì)胞內(nèi)水介質(zhì)的PH值測量;5)局部氧氣濃度測量;6)活細(xì)胞內(nèi)鈣濃度測量;7)時間分辨Forster共振能量轉(zhuǎn)移(FRET):納米級尺度上的遠(yuǎn)程測量,環(huán)境敏感的FRET探針定量測量。
熒光壽命是熒光團(tuán)在發(fā)射熒光光子返回基態(tài)之前保持其激發(fā)態(tài)的平均時間長度。這取決于熒光團(tuán)的分子組成和納米環(huán)境。熒光壽命成像將壽命測量與成像相結(jié)合:對每個圖像像素以測得的熒光壽命進(jìn)行顏色編碼,產(chǎn)生額外的圖像反差。因此,熒光壽命成像可以提供關(guān)于熒光分子空間分布的信息和有關(guān)其生化狀態(tài)或納米環(huán)境的信息。有很多技術(shù)可以在顯微鏡環(huán)境中檢測熒光壽命。常見的的是基于供體(受體光漂白,F(xiàn)RET AB)或受體(敏化發(fā)射,F(xiàn)RET SE)熒光強(qiáng)度的技術(shù)。熒光壽命可以在頻域或者時間域測量。
熒光壽命成像中的熒光壽命及其含義:假定一個無限窄的脈沖光(δ函數(shù))激發(fā)n0個熒光分子到其激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的分子將通過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)表示時間t時激發(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),因此可將上式改寫為:其中I0是時間為零時的熒光強(qiáng)度,τ為熒光壽命。也就是說熒光強(qiáng)度衰減到初始強(qiáng)度的1/e時所需要的時間就是該熒光物種在測定條件下的熒光壽命。實(shí)際上用熒光強(qiáng)度的對數(shù)對時間作圖,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倍于熒光壽命時才返回基態(tài),這樣就形成了實(shí)驗(yàn)測定的熒光強(qiáng)度衰減曲線。熒光壽命成像能夠靈敏地反應(yīng)熒光基團(tuán)生化特性以及周圍微環(huán)境的變化情況。浙江生物熒光壽命成像生產(chǎn)
不同熒光基團(tuán)激發(fā)態(tài)停時間不同,大多數(shù)生物熒光素的熒光壽命時間在 0.2 - 20 ns。浙江多色熒光壽命成像原理
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(jì)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。浙江多色熒光壽命成像原理
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