作为荧光成像中除光谱和强度之外的新维度,当前,荧光寿命成像主要应用领域包括:用于样品分离,如利用不同染料荧光寿命的差异将不同组织、正常与病变细胞等有效分离。荧光寿命成像可以提供荧光强度(光子数)和光子寿命的空间分布,具有200 nm的空间分辨率和皮秒量级的时间分辨率。通过双光子激发可以直接检测荧光和时间分辨的荧光寿命。这种无损检测技术,无需解剖或专门制造分层样品,不但可在样品表面,还可在样品表面以下实现深度解析测量。特别适用于新材料、光子学、光伏、光催化、生物材料、纳米材料和纳米复合材料以及其相关的原理探究和设计优化。荧光寿命成像具有其它荧光显微镜所具有的高灵敏度、可检测人体生物样品等优点。辽宁开放式荧光寿命成像操作步骤
荧光寿命成像FLIM相比于荧光强度成像更有优势。通过荧光强度成像可以获得荧光分子的空间分布,较为直接和简便,但是当荧光分子具有相似的频谱特性,或是同样的荧光分子在不同环境下时,依赖强度进行成像的方案便无法准确反映信息。与基于光强的成像方式不同,荧光寿命成像FLIM适用于测量荧光分子环境的变化,或是测量分子的运动情况。其结果与荧光分子浓度无关,且不受影响光强的光散射或是光吸收影响,可以精确测量荧光淬灭过程,对生物分子微环境进行定量测量。辽宁开放式荧光寿命成像操作步骤荧光寿命成像显微技术经常用于以下领域:分子影像学、代谢成像、FRET成像、同时进行NAD成像。
时域法荧光寿命的测量和荧光寿命成像主要有时间相关单光子计数法(time correlated single photon counting, TCSPC)、门控探测法(time-gated detection)、条纹相机测量法(streak-FLIM)、频闪技术等四种常见的方法。TCSPC是目前测量荧光寿命的主要技术,同轴脉冲光源发出的脉冲光引起起始光电倍增管产生电信号,该信号通过恒分信号甄别器1启动时幅转换器(time-amplitude converter,TAC),时幅转换器产生一个随时间线性增长的电压信号。此外,同轴脉冲光源发出的脉冲光通过激发单色器后到达样品池,样品产生的荧光信号再经过发射单色器到达终止光电倍增管,由此产生的电信号经由恒分信号甄别器2到达时幅转换器并使其停止工作。此时,时幅转换器根据累积电压输出一个数字信号并在多通道分析仪(multi-channel analyzer)的相应时间通道计入一个信号,表明检测到寿命为该时间的一个光子。经过几十万次的重复后,不同的时间通道累积下来的光子数目不相同。
荧光寿命是荧光分子在激发态停留的时间,这个时间可以反映荧光分子的内在属性和所处的微环境,是一个很有用的工具。以往,荧光寿命的测量和计算是件非常复杂和耗时的工作,只有少数专业的科学家关注和使用该工具。传统的多色成像实验根据光谱差异来设计,会有串色等限制,而且需要多次采集图像,会造成样品的光损伤。通过荧光寿命来进行成像,只需要拍摄一次就完成图像采集,不但减少了成像时间,而且降低了激光对样品的损伤。荧光寿命成像使用简单,方便快捷,不需要进行参数调节。荧光寿命成像是什么样的技术?
荧光寿命成像显微术(FLIM)是一种利用荧光染料固有特性的成像技术。除了具有特有的发射光谱外,每个荧光分子还有特有的寿命,它反映了荧光基团在发射光子之前处于激发态的时间。除了标准的荧光强度测量外,寿命分析还可以提供其他信息。过去,寿命成像一直是一种缓慢、复杂的专业化技术。只有经验丰富的显微镜**或物理学家才会使用这种技术。荧光寿命成像提供了额外的信息,有助提高共聚焦成像的质量。它非常适合用于区分荧光发射光谱重叠的荧光探针,或消除不需要的背景荧光信号。荧光寿命成像主要通过TCSPC技术实现。辽宁开放式荧光寿命成像操作步骤
时域和频域技术在各种荧光显微寿命成像平台中都有应用。辽宁开放式荧光寿命成像操作步骤
荧光寿命成像中的荧光寿命及其含义:假定一个无限窄的脉冲光(δ函数)激发n0个荧光分子到其激发态,处于激发态的分子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ和knr,则激发态衰减速率可表示为:其中n(t)表示时间t时激发态分子的数目,由此可得到激发态物种的单指数衰减方程。荧光寿命定义为衰减总速率的倒数:荧光强度正比于衰减的激发态分子数,因此可将上式改写为:其中I0是时间为零时的荧光强度,τ为荧光寿命。也就是说荧光强度衰减到初始强度的1/e时所需要的时间就是该荧光物种在测定条件下的荧光寿命。实际上用荧光强度的对数对时间作图,直线斜率即为荧光寿命倒数的负值。荧光寿命也可以理解为荧光物种在激发态的统计平均停留时间。事实上当荧光物质被激发后有些激发态分子立即返回基态,有的甚至可以延迟到5倍于荧光寿命时才返回基态,这样就形成了实验测定的荧光强度衰减曲线。辽宁开放式荧光寿命成像操作步骤
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