熒光壽命成像是什么?如果分子環境刺激激發態衰變而不發射光子,則熒光強度會降低(淬滅)。熒光淬滅是一條單獨的發射路徑,因此在動力學上與熒光過程形成競爭關系。激發態存儲現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境的信息。一種特殊類型的淬滅是將激發能量以非輻射的方式傳遞到相鄰的不同熒光染料中:“熒光共振能量轉移”,FRET。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”激發顏色下開始發光。由于這種效果的產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“分子標尺”。它也是許多現代FRET生物傳感器的基礎。熒光壽命成像通常用于研究生物分子間相互作用、細胞中的信號事件或區分光譜重疊的熒光團。湖南動物熒光壽命成像研發
熒光壽命成像裝置通常由激發光源、光電探測器、延遲儀器及圖像處理設備組成。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、門控探測技術、條紋相機探測技術和頻閃技術;頻域測量法中主要是調制技術。每一種測量技術在測量樣品成像的過程中都有優勢和劣勢,在實際測量樣品的熒光壽命時,需要根據實際的樣品裝填而綜合考慮選擇合適的熒光壽命測量技術。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度成像的眾多優點;
熒光壽命成像開始用于組織體的在體成像,與傳統的使用熒光強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,采用多光子激發可顯著提高組織體的成像深度,如對人體皮膚自體熒光進行多光子激發熒光壽命成像,成像深度達200 um,組織體的熒光壽命分布揭示了細胞代謝狀態的變化,可用于對皮膚病的診斷。對腔體中瘤的早期臨床診斷,已開發出具有實時及壽命分辨功能的內窺鏡,并對離體膀胱樣品進行測試,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度(光子數)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(結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,無需解剖或專門制造分層樣品,不但可在樣品表面,還可在樣品表面以下實現深度解析測量。特別適用于新材料、光子學、光伏、光催化、生物材料、納米材料和納米復合材料以及其相關的原理探究和設計優化。熒光壽命成像圖像中每一個像素點在phasor圖上都有一個對應的點。因此我們可以獲取每個像素點的壽命信息,也可以獲知每一壽命所對應的圖像區域。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,需要調節樣品的熒光強度,確保每次激發后較多只有一個熒光光子到達終止光電倍增管。TCSPC方法的突出優點是靈敏度高、測量結果準確、系統誤差小。采用該技術對樣品進行熒光壽命成像時,必須逐點測量樣品的熒光壽命,而每一點的測量時間又比較長,因此,通常認為該技術不太適合熒光壽命測量。不過,近年來,隨著TCSPC技術和固體超快激光技術的發展,TCSPC技術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合,可以對樣品進行熒光壽命成像的測量。熒光壽命成像技術是一種在顯微尺度下展現熒光壽命空間分布的技術。湖南動物熒光壽命成像研發
熒光壽命成像主要通過TCSPC技術實現。湖南動物熒光壽命成像研發
熒光壽命成像(FLIM)的方法特別適合于體內診斷,因為它們是無創且無損的。因此,它們被普遍用于受試者的臨床研究和醫學檢查。例如,該技術可以用于以下領域:皮膚的體內診斷:人類皮膚的多光子擴散層析成像結合了雙光子激發和非解掃檢測,因此,多光子FLIM可以提供組織層的光學切片圖像,深度可達100 μm。人皮膚細胞的體內雙光子成像是可能的,而不會損害組織的活力,可以從亞細胞分辨率重建三維結構。眼科檢查:眼科FLIM結合了快速光束掃描和皮秒二極管激光器激發的功能。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,有可能及早發現眼部疾病,因為這些疾病通常伴隨著眼底的代謝變化。反過來,這些引起內源性熒光團的熒光衰減參數的變化。湖南動物熒光壽命成像研發
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