奧林巴斯顯微鏡:熒光壽命成像顯微術(shù)(FLIM)

2020-09-04 09:56:32

觀察生物材料(如蛋白質(zhì),脂質(zhì),核酸,和離子)的分布的組織和細(xì)胞的研究領(lǐng)域中,積極地使用多顏色用熒光染料染色。熒光觀察的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)單一的熒光染料分子的水平下最好的情況下,可以檢測(cè)到。本節(jié)回顧熒光壽命成像顯微鏡(FLIM),一個(gè)新的熒光顯微鏡技術(shù)的幾個(gè)重要方面。此外多色染色,還可以利用熒光壽命成像可視化的因素的影響,也就是說,在分子周圍的環(huán)境的狀態(tài)的染料分子的熒光壽命特性。


波長(zhǎng)光譜


傳統(tǒng)的熒光顯微鏡利用熒光染料,也就是標(biāo)識(shí)基于熒光染料的光譜特性之間的差異的顏色屬性。利用這種技術(shù),可以同時(shí)使用五個(gè)或六個(gè)染料在從紫外光到近紅外的波長(zhǎng)范圍內(nèi),在顯微鏡下沒有顏色之間的混淆。


壽命譜


每一個(gè)熒光染料,有自己的生命周期,處于興奮狀態(tài)。通過檢測(cè)壽命的差異,這是可以區(qū)分具有相同的熒光色,以及識(shí)別自體熒光的染料。此外,使用具有很長(zhǎng)的使用壽命比通常使用的熒光染料的探針,可以通過以下方式獲得高的信號(hào)噪聲的圖像。例如,鉑糞卟啉有一生的毫秒量級(jí),而普通的熒光染料的壽命是納秒級(jí)。這種相對(duì)長(zhǎng)壽命的熒光染料將很快被用作探針的DNA芯片上檢測(cè)。


熒光壽命成像也使得有可能獲得分子的信息,同時(shí)觀察活細(xì)胞。熒光壽命的影響因素包括當(dāng)兩種蛋白質(zhì)彼此接近時(shí),離子強(qiáng)度,憎水性能,氧濃度,分子結(jié)合,能量轉(zhuǎn)移和分子間的相互作用。然而,終生是獨(dú)立的染料濃度,光漂白,光散射和激發(fā)光的強(qiáng)度。因此,熒光壽命成像,使我們能夠進(jìn)行精確的離子濃度測(cè)量和熒光共振能量轉(zhuǎn)移FRET)分析。


熒光壽命成像的方法有兩種:時(shí)域方法和頻域方法。


· 時(shí)域FLIM -通過脈沖激光激發(fā)后的延遲在某些情況下,熒光圖像可以通過以下方式獲得的圖像增強(qiáng)器的門控操作。通過激光,脈沖持續(xù)時(shí)間為幾百皮秒和納秒級(jí)快門的激發(fā)態(tài)的壽命,因?yàn)橥ǔJ?/span>120納秒,以納秒為單位計(jì)量的壽命。一個(gè)高速柵極圖像增強(qiáng)市售濱松光子學(xué)株式會(huì)社(日本濱松市)。在每個(gè)像素處的熒光壽命測(cè)量而不同的延遲時(shí)間,直到一個(gè)門打開,也可以通過以下方式獲得。根據(jù)他們的一生中偽彩色的熒光壽命的圖像顯示。


· 頻域FLIM -熒光壽命的計(jì)算通過測(cè)量熒光的相移和在其幅度的減少使用的檢測(cè)器的增益調(diào)制器調(diào)制的激光作為激發(fā)光源時(shí)(為1?200兆赫茲)。測(cè)量可以由激光掃描(光電倍增管)或使用的電荷耦合器件(CCD)。


flim figure1


應(yīng)用


探頭的周圍環(huán)境檢測(cè)到的事實(shí),熒光壽命為敏感的氫離子濃度(pH),氧,和鈣離子濃度的基礎(chǔ)上。的綁定或分子之間的相互作用也可以結(jié)合測(cè)量FRET。


鈣離子濃度成像


當(dāng)鈣離子結(jié)合的Fura-2熒光探針,例如,氟-3或鈣綠,熒光壽命的熒光強(qiáng)度的變化。離子濃度測(cè)定用常規(guī)方法集中在強(qiáng)度上的變化。據(jù)的變化的鈣離子濃度,染料之間的結(jié)合與非結(jié)合鈣離子的變化的比率,這隨后導(dǎo)致在試樣中的測(cè)量點(diǎn)的熒光壽命的變化。除了鈣離子探針,這種技術(shù)也適用于測(cè)量溶液pH和其他離子如鈉離子和鎂離子。


熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET


目前正在研究將進(jìn)行FRET的綠色熒光蛋白(GFP)的變體(GFP用不同的熒光彩色)。熒光共振能量轉(zhuǎn)移,使得它可以測(cè)量的熒光染料標(biāo)記的一對(duì)兩個(gè)蛋白之間的相互作用(關(guān)聯(lián)或解離)。一個(gè)捐助熒光染料激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)較短的提供能量的到受體熒光染料的。激發(fā)態(tài)的供體染料的生存期是可變的,取決于受體(染料接收的能量)是否存在。基于生命周期的測(cè)量,因?yàn)檫@是沒有必要考慮重疊的熒光在檢測(cè)過程中,允許更好的定量。


臨床影像


作為某些組織和cytodiagnostic標(biāo)本有很強(qiáng)的自體熒光的探針,使用具有長(zhǎng)壽命(以毫秒為單位)已嘗試。長(zhǎng)壽命的探針也可用于熒光原位雜交(FISH),可以同時(shí)使用的顏色的數(shù)量是有限的,因?yàn)槭褂迷摷夹g(shù)。血液中的氫離子濃度,以及氧和二氧化碳的壓力,已經(jīng)被測(cè)量熒光壽命的基礎(chǔ)上,,雖然這樣測(cè)量的仍然是不可能的,在顯微鏡下。