熒光壽命成像技術及其在生物醫學中的應用:熒光分子的壽命就像熒光分子的激發光譜和發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)、分子所處微環境的離子濃度(如Ca2+、pH)及細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熒光,還可以結合熒光相關光譜對單分子實現熒光壽命相關光譜FLCS的測量。熒光壽命成像擴展了傳統熒光成像的維度,是功能成像的理想工具,在生物醫學領域有廣闊的應用前景。熒光壽命成像的發展很好地彌補了基于強度成像的問題,對生物醫學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度之外的新維度,當前,熒光壽命成像主要應用領域包括: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、正常與病變細胞等有效分離。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。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、細胞中的信號事件或區分光譜重疊的熒光團。
熒光壽命成像技術有兩種: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:需要一個相位調制的光源,有用LED調制的。熒光壽命成像FLIM的應用:1)細胞體自身熒光壽命分析;2)自身熒光相對熒光標記的有效區分;3)具有相同頻譜性質的不同熒光標記的區分;4)活細胞內水介質的PH值測量;5)局部氧氣濃度測量;6)活細胞內鈣濃度測量;7)時間分辨Forster共振能量轉移(FRET):納米級尺度上的遠程測量,環境敏感的FRET探針定量測量。
熒光壽命是熒光團在發射熒光光子返回基態之前保持其激發態的平均時間長度。這取決于熒光團的分子組成和納米環境。熒光壽命成像將壽命測量與成像相結合:對每個圖像像素以測得的熒光壽命進行顏色編碼,產生額外的圖像反差。因此,熒光壽命成像可以提供關于熒光分子空間分布的信息和有關其生化狀態或納米環境的信息。有很多技術可以在顯微鏡環境中檢測熒光壽命。常見的的是基于供體(受體光漂白,FRET AB)或受體(敏化發射,FRET SE)熒光強度的技術。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)激發n0個熒光分子到其激發態,處于激發態的分子將通過輻射或非輻射躍遷返回基態。假定兩種衰減躍遷速率分別為Γ和knr,則激發態衰減速率可表示為:其中n(t)表示時間t時激發態分子的數目,由此可得到激發態物種的單指數衰減方程。熒光壽命定義為衰減總速率的倒數:熒光強度正比于衰減的激發態分子數,因此可將上式改寫為:其中I0是時間為零時的熒光強度,τ為熒光壽命。也就是說熒光強度衰減到初始強度的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。實際上用熒光強度的對數對時間作圖,直線斜率即為熒光壽命倒數的負值。熒光壽命也可以理解為熒光物種在激發態的統計平均停留時間。事實上當熒光物質被激發后有些激發態分子立即返回基態,有的甚至可以延遲到5倍于熒光壽命時才返回基態,這樣就形成了實驗測定的熒光強度衰減曲線。熒光壽命成像能夠靈敏地反應熒光基團生化特性以及周圍微環境的變化情況。浙江生物熒光壽命成像生產
不同熒光基團激發態停時間不同,大多數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。浙江多色熒光壽命成像原理
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