湖南动物荧光寿命成像原理

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。湖南动物荧光寿命成像原理

影响荧光寿命成像测量的因素有哪些？散射光的影响： 主要是瑞利散射光和拉曼散射光的影响较大。校正办法：先用短的激发光激发，检出溶液的拉曼峰，然后进行荧光光谱校正。因为荧光光谱不随激发光波长的改变而改变，而拉曼光却随之改变。高浓度样品的影响：1）当激发光照射高浓度样品时，在激发光入口附近产生荧光，但这些荧光并不能进入荧光检测器。2）高浓度的分子之间相互作用而发生活性阻碍现象。3）荧光的再吸收：即荧光光谱的短波长端和激发光谱的长波长端如果相互重叠，则发生荧光再吸收。湖南动物荧光寿命成像原理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。

荧光寿命成像（Fluorescence Lifetime Imaging ，FLIM)）是一种重要的荧光显微镜技术，通常用于研究生物分子间相互作用、细胞中的信号事件或区分光谱重叠的荧光团。此外，FLIM 可以提供有关电信号变化、离子和氧含量、温度、细胞或其环境中的 pH 值的定量信息。荧光寿命成像具有不同于荧光强度成像的众多优点：不受染料浓度的影响，无论染色或免疫荧光的效率高或低，荧光寿命都能呈现一致的数据，这意味着更少的实验数量和重复性更好的实验结果。不受光漂白的影响，荧光发射时间不受激发光强度的影响，因此不存在光漂白问题。不受样本厚度和光源噪声的影响。

门控探测法适用于单组分荧光强度衰减的测量和荧光寿命成像。荧光寿命可通过在两个不同延迟时刻开启的相同宽度的门内记录的荧光强度信息求得，通常情形下，在条件允许的情况下，采用多门控探测，即选取多个窗口获取多幅图像（通常为5~10幅）来反演寿命图像。一般使用门控微通道板像增强器（MCP Intensifier）或者增强型CCD（Intensified CCD）相机，实现样品的宽场（full-field）荧光寿命成像。通过在样品受到超短光脉冲激发后的不同时刻（时间窗口）选通像增强器或CCD相机，获得一组荧光强度图像，然后利用公式，逐点计算出样品上各点的荧光寿命并成像。荧光寿命成像具有不同于荧光强度成像的众多优点；

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。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。湖南动物荧光寿命成像原理

荧光寿命成像基于荧光团的荧光寿命取决于其分子环境而并非浓度的事实。湖南动物荧光寿命成像原理

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。湖南动物荧光寿命成像原理

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