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标题:【分 享】生命科学领域中的成像术

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X射线晶体衍射


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竹笋叶的自身射线


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荧光成像
荧光成像是随着荧光染料的发现而不断发展。新型荧光染料的发现不仅推动了激光器的发展,同时在生命科学领域也推动了新技术、新的检测方法的发展。
荧光成像应用:
标记,定位, 成像,定量
荧光显微镜,
流式细胞仪,
DNA测序仪,
Real-time PCR
基因芯片
DIGE
FISH
活体成像
Fluorescent Dye (荧光染料)   Excitation ( nm ) Emission ( nm )
Cy2 TM    489    506
GFP(Red Shifted)    488    507
YO-PRO TM -1    491    509
YOYO TM -1    491    509
Calcein    494    517
FITC    494    518
FluorX TM    494    519
Alexa TM 488    490    520
Rhodamine 110    496    520
ABI,5-FAM    494    522
Oregon Green TM 500    503    522
Oregon Green TM 488    496    524
RlboGreen TM    500    525
Rhodamine Green TM    502    527
Rhodamine123    507    529
Magnesium Green TM    506    531
Calcium Green TM    506    533
TO-PRO TM -1    514    533
TOTO?-1    514    533
ABI,JOE    520    548
BODIPY?530/550    530    550
Dil    549    565
BODIPY?TMR    542    568
BODIPY?558/568    558    568
BODIPY?564/570    564    570
Cy3 TM    550    570
Alexa TM 546    555    570
TRITC    547    572
Magnesium Orange TM    550    575
Phycoerythrin,R & B    565    575
Rhodamine Phalloidin    550    575
Calcium Orange TM    549    576
Pyronin Y    555    580
Rhodamine B    555    580
ABI,TAMRA    560    582
Rhodamine Red TM    570    590
Cy3.5 TM    581    596
ABI,ROX    588    608
Calcium Crimson TM    590    615
Alexa TM 594    590    615
Texas Red?    595    615
Nile Red    549    628
YO-PRO TM -3    612    631
YOYO TM -3    612    631
R-Phycocyanin    618    642
C-Phycocyanin    620    648
TO-PRO TM -3    642    660
TOTO?-3    642    660
DiD DilC’(5)    644    665
Cy5 TM    649    670
Thiadicarbocyanine    651    671
Cy5.5    675    694
GFP蛋白:其吸收峰为λmax=395nm和λmin=470nm,发射峰为λ=509nm。
转基因动物: Green mouse
外源基因的报告基因: 将外源基因与GFP DNA 相连, 可实时监测外源基因的表达.
检测细胞能否表达某一基因: 将待测基因的启动子与GFP DNA 相连, 可实时监测细胞能否表达兴趣基因.
GFP-蛋白融合技术: 将结构蛋白基因与GFP DNA 相连可实时监测结构蛋白的表达亚细胞结构的形成
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开发出Cy2,Cy3,Cy5染料后,大大简化和推动了2D技术,为蛋白质组学的发展注入新的活力


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光学成像技术种类繁多,但近年来以近红外线荧光成像技术的研究最为注目。当光波长为700-900nm近红外线区域,遇到荧光分子时发出不同波谱特点的信号,这种信号用发射滤栅分辨并用高敏感的CCD照相机获取图像。由于内源性生物光敏分子吸收少,而使光能穿透进入组织数厘米,这个深度已足够对所有的动物模型成像而不用借助于其他昂贵、复杂的成像技术。
近红外染色由于背景低,信噪比高,近年来发展非常迅速
AlexaFluor750成像


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DY676染料 小鼠体内成像


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医学影象学对于在生命科学的研究,其重要性是不言而喻。它能够为我们提供最直观,形象的生命信息。从“智能胶囊”到分子探针都是科研工作者把成象技术在生命科学中实际运用的典型例子。
“智能胶囊”如感冒清大小,能代替胃镜作检查,并可检查大肠、小肠。为消化科医生对小肠病变研究提供了很好研究工具。目前只有中国和以色列生产。“智能胶囊”是对人体内宏观病变的客观观察。我们可以进一步设想,我们还可以研究出用于人体的其他系统(比如心血管系统)的像“智能胶囊”一样的显微成象技术。
随着“人类基因组”计划的完成,对于蛋白质的研究成了科学家研究的热点和重点,而蛋白质的研究只有在活体生理条件下研究才能获得最直接真实的信息,而这个信息同样需要成象技术的运用。我们知道LZ提出的传统的Cy2,Cy3,Cy5等染料有很多特点:1光稳定性差,容易光漂白,2 发光强度不大,3生物相容性差,4光学特点上发射光谱宽,激发光谱窄,不能实现同一光源下多个荧光发光。基于以上几点决定了传统的荧光染料不能用于活体条件长时间多通道的实时动态的研究。
寻找一种能克服传统的荧光染料的荧光物质,能与一些单克隆抗体,多肽连接成能特异识别目标蛋白的分子探针,用相应的技术(电穿孔,引导蛋白等)把分子探针用到活细胞内,从而实现对生理活体条件下的蛋白的研究。
目前能够取代传统荧光染料的是半导体量子点(QD),它是一种纳米级的颗粒,有独特的光学特性,能克服传统的荧光染料的缺点。但是其运用很到程度上是在非活体条件取代传统荧光染料,对用于活体条件还鲜有报道,就其原因是:1 QD表面的生物修饰问题,要解决分子连接的问题,同时不影响QD的量子产率。2 生物相容性问题,对于量子点用与活体后其被代谢的整个过程还有大量的研究工作要做。3 被制备成分子探针后怎样引入细胞内和目的蛋白结合的问题。
对于成像技术在生命科学领域的运用,是一个不可能被取代的技术,希望这个贴子能引起更多人的关注,支持LZ。
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医学影象学对于在生命科学的研究,其重要性是不言而喻。它能够为我们提供最直观,形象的生命信息。从“智能胶囊”到分子探针都是科研工作者把成象技术在生命科学中实际运用的典型例子。
“智能胶囊”如感冒清大小,能代替胃镜作检查,并可检查大肠、小肠。为消化科医生对小肠病变研究提供了很好研究工具。目前只有中国和以色列生产。“智能胶囊”是对人体内宏观病变的客观观察。我们可以进一步设想,我们还可以研究出用于人体的其他系统(比如心血管系统)的像“智能胶囊”一样的显微成象技术。
随着“人类基因组”计划的完成,对于蛋白质的研究成了科学家研究的热点和重点,而蛋白质的研究只有在活体生理条件下研究才能获得最直接真实的信息,而这个信息同样需要成象技术的运用。我们知道LZ提出的传统的Cy2,Cy3,Cy5等染料有很多特点:1光稳定性差,容易光漂白,2 发光强度不大,3生物相容性差,4光学特点上发射光谱宽,激发光谱窄,不能实现同一光源下多个荧光发光。基于以上几点决定了传统的荧光染料不能用于活体条件长时间多通道的实时动态的研究。
寻找一种能克服传统的荧光染料的荧光物质,能与一些单克隆抗体,多肽连接成能特异识别目标蛋白的分子探针,用相应的技术(电穿孔,引导蛋白等)把分子探针用到活细胞内,从而实现对生理活体条件下的蛋白的研究。
目前能够取代传统荧光染料的是半导体量子点(QD),它是一种纳米级的颗粒,有独特的光学特性,能克服传统的荧光染料的缺点。但是其运用很到程度上是在非活体条件取代传统荧光染料,对用于活体条件还鲜有报道,就其原因是:1 QD表面的生物修饰问题,要解决分子连接的问题,同时不影响QD的量子产率。2 生物相容性问题,对于量子点用与活体后其被代谢的整个过程还有大量的研究工作要做。3 被制备成分子探针后怎样引入细胞内和目的蛋白结合的问题。
对于成像技术在生命科学领域的运用,是一个不可能被取代的技术,希望这个贴子能引起更多人的关注,支持LZ。
......

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谢谢 多谢您的参与
你说的那些荧光染料的缺陷确实存在,后面我也会降到Qdot成像,但这是个新兴的领域,在生命科学领域应用的时间还不长,还没有荧光染料那些形成气候,但今后肯定是一个方向
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前面站友也说到了荧光染料的一些缺点:如1光稳定性差,容易光漂白,2 发光强度不大,3生物相容性差,4光学特点上发射光谱宽,激发光谱窄,不能实现同一光源下多个荧光发光。而现今发现的Qdot刚好能弥补这些不足,接下来会说到Qdot成像
量子点可作为生物探针是从1998年Alivisatos 和Nie两个研究小组开始,解决了如果将量子点溶于水溶液,以及在量子点表面偶联生物大分子的难题,此后量子点的功能进一步被发现、推广,使之成为生物学领域研究的热点。


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量子点的结构


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