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新型超分辨率荧光成像_


/ 2015-05-19

近年来人们按照具体的现实需要曾经开辟了几种可以或许冲破光学衍射极限的超分辩率荧光成像方式, 如受激辐射损耗显微镜(STED)、基态损耗显微镜、布局照较着微镜(SIM)和成像显微镜等。别的基于随机光开关的手艺成长了光活化定域显微镜(PALM)和随机光学重构显微镜(STORM)等. 可是这些超分辩率成像的方式各有一些不足之处, 如PALM和STORM能够实现纳米量级的分辩率, 但需要破费几十分钟以至更长的成像采集时间; STED虽然能够快速成像, 可是在探针的选择、样品标识表记标帜过程方面要求很是苛刻而且需要很是细密的光准直; SIM能够达到11 Hz的成像率, 可是仅能实现2倍的横向分辩率。

在这篇文章中,研究人员操纵超分辩率光学波动成像的方式(SOFI)初次对仿生水凝胶进行超分辩成像。

来自山西大学激光光谱研究所, 量子光学与光量子器件国度重点尝试室的研究人员将荧光探针ALEXA647标识表记标帜在仿生水凝胶的聚合物链上, 操纵全内反射荧鲜明微镜进行荧光成像, 并采用超分辩率光学波动成像的方式(SOFI)对仿生水凝胶的荧光成像进行超分辩率成像阐发。通过SOFI成像及反卷积处置获得了高分辩率、高信噪比和高对比度的仿生水凝胶荧光成像。

基于对荧光辐射体在时序上的荧光波动(荧光辐射的间歇现象)的阐发,SOFI成像能够冲破光学衍射极限。比拟于其他手艺,SOFI成像具有较着的劣势:对成像布景噪成声免疫能够进一步加强成像的对比度; 成像采集时间仅需要十几秒至几十秒; 不需要节制、同步光活化和复杂的电子系统设备。SOFI成像需要满足3个前提, 即荧光辐射体的荧光辐射需要具有亮暗两个态(或具有荧光强度可区分的多个态)、分歧的荧光辐射体之间的荧光发射彼此和成像CCD像素尺寸小于光学衍射极限。这里我们将操纵SOFI成像的方式研究仿生水凝胶的布局、聚合物链之间的绑定体例和溶液下仿生水凝胶的特征。

细胞中的卵白纤维收集布局是形成细胞的骨架, 次要包罗微管、肌动卵白丝及两头丝等。 细胞骨架可以或许维持细胞形态、承受外力和连结细胞内部布局的有序性。 细胞骨架同时也参与很多主要的生命勾当。

通过对仿生水凝胶的荧光成像进行SOFI成像阐发及反卷积处置,研究人员获得了高信噪比、高对比度和高分辩率的仿生水凝胶成像。研究发觉聚合物链构成仿生水凝胶时起首彼此环绕纠缠构成较粗的聚合物链, 然后再颠末彼此环绕纠缠后顺次先构成小孔然后构成大孔, 最终构成一个大小孔径相间的网状布局。聚合物链的浓度节制着仿生水凝胶的孔径尺寸和孔隙的疏密分布, 而聚合物链的绑定命目不受聚合物链浓度的影响。因为水凝胶在水中快速地活动使得不成以或许捕获到溶液中的仿生水凝胶。

仿生水凝胶曾经被使用于药物的传输系统, 实现对药物速度的节制, 以及人体器官的移植等.。高弹性、高韧性的仿生水凝胶的开辟将无望用于制造人造软骨等人体组织.。凡是原子力显微镜(AFM)被用来研究仿生水凝胶的布局特征。 AFM成像虽然能够获得聚合物链的绑定命目, 可是其扫描速度较慢、成像范畴较小且不成以或许及时追踪样品的动态改变过程, 而光学成像的方式能够填补这些不足。可是因为遭到光学衍射极限的影响, 远场显微镜的分辩率只能达到约300 nm。如许的分辩能力对于细胞、组织等微观生物样品的成像是远远不敷的。

(来历:生物通)

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