荧光寿命成像基本参数
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荧光寿命成像企业商机

荧光显微技术具有无损、非接触、高特异性、高灵敏、高体友好以及能够提供功能信息等突出优点,一直是生命科学,尤其是细胞生物学研究的重要工具。近年来,随着生命科学的发展,对荧光显微技术也提出了越来越高的要求,激光技术、荧光探针标记技术、新型荧光探测技术和成像手段的不断发展,极大地促进了荧光显微技术的发展,成为推动生命科学发展的重要动力。此外,荧光显微技术也在成像的对比机制方面获得了很大的进展。超分辨(SR)成像技术的发展,也为荧光寿命成像(FLIM)的新发展提供了巨大的机遇。荧光寿命成像这种技术相对较新,涉及到同时在图像的每个像素处确定荧光衰减时间的空间分布。浙江化学荧光寿命成像哪里买

荧光寿命成像(FLIM)的方法特别适合于体内诊断,因为它们是无创且无损的。因此,它们被普遍用于受试者的临床研究和医学检查。例如,该技术可以用于以下领域:皮肤的体内诊断:人类皮肤的多光子扩散层析成像结合了双光子激发和非解扫检测,因此,多光子FLIM可以提供组织层的光学切片图像,深度可达100 µm。人皮肤细胞的体内双光子成像是可能的,而不会损害组织的活力,可以从亚细胞分辨率重建三维结构。眼科检查:眼科FLIM结合了快速光束扫描和皮秒二极管激光器激发的功能。该方法非常灵敏,可以记录人眼眼底(背景)的寿命图像。通过这种方式,有可能及早发现眼部疾病,因为这些疾病通常伴随着眼底的代谢变化。反过来,这些引起内源性荧光团的荧光衰减参数的变化。北京红外荧光寿命成像制造测量荧光寿命需要极快响应时间的探测器。

典型的荧光寿命成像包括从感兴趣区域(ROI)的共焦图像中提取1-,2-或3-衰减时间。限制荧光团的衰减速率可能是任意的,而且很复杂,因为在细胞环境中存在几种衰减速率。对于相量图,关于选择哪种衰减模型以及评估拟合优度的挑战性决定已成为过去。在相量图中,所有原始FLIM数据在向量空间中均表示为相位和幅度。图像中的每个像素都转换为相量图中的一个点。单独于其在图像中的位置,具有相似衰减特征的像素在相量图中形成群集。可以在此阵列中选择不同的相量簇,并在标注中反向注释对应的像素。

荧光寿命成像系统是一种用于化学领域的分析仪器,荧光寿命成像可以在体现荧光物质形貌信息之外,还能够灵敏地反应荧光基团生化特性以及周围微环境的变化情况。将荧光寿命成像与共聚焦成像技术结合起来,实现人体三维荧光寿命成像,进一步实现人体三维功能成像奠定基础,有潜力应用于瘤识别,病变诊断等领域。荧光寿命是荧光基团在通过发射荧光光子返回基态之前在其激发态下保持平均多长时间的量度。不同荧光基团激发态停时间不同,大多数生物荧光素的荧光寿命时间在 0.2 - 20 ns。荧光寿命检测经典方法为点对点的时间相关单光子计数(TCSPC),但由于过去检测硬件的局限和复杂的使用而没有被普遍地应用于科学研究。随着技术的发展,在显微镜视野内进行超快速全像素荧光寿命信号采集的荧光寿命成像成为可能。荧光寿命成像不受染料浓度的影响;

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(FLT)是荧光团在发射光子并返回基态之前花费在激发态的时间。浙江化学荧光寿命成像哪里买

不同荧光基团激发态停时间不同,大多数生物荧光素的荧光寿命时间在 0.2 - 20 ns。浙江化学荧光寿命成像哪里买

荧光寿命成像FLIM所面临的挑战:在数据处理上,由于曲线拟合迭代过程的需求,计算成本较其他成像方案更高。在成像原理上,荧光寿命受多种外界因素影响,这些因素包括分子相互作用、pH值、温度和粘滞阻力等,很难对这些参数控制变量,使得测量荧光寿命存在交叉干扰问题。此外,与普通光学显微技术类似,介质光散射影响成像信噪比及空间分辨率,成像深度受到限制。FLIM已经在系统装置、荧光探针和数据处理算法等方面得到了较快的发展,这也使得荧光寿命成像FLIM在对细胞微环境成像和生物代谢监测发挥出不可替代的作用。结合多种先进成像系统,如双光子成像、结构光照明等,可进一步提升荧光寿命成像FLIM的分辨率和测量精度。另一方面,提升荧光寿命解调的算法性能,将压缩感知、深度学习等热点算法与FLIM结合,也同样对FLIM的发展起着至关重要的作用。总的来说,荧光寿命成像FLIM的发展很好地弥补了基于强度成像的问题,对生物医学检测有着重要的意义。浙江化学荧光寿命成像哪里买

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