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多谱线光声断层摄影术的癌症异质性光学成像
目的 考察多谱线光声断层摄影术( MSOT)在展示目标外源物质的不均匀分布状况和活体样本恶性肿瘤中直径在毫米级的血管的特征等方面的能力.材料与方法 实验中涉及的对动物的操作经上巴伐利亚行政区政府批准.研究人员使用一台MSOT装置(产生横断面图像速度为10帧/s,平面内分辨率约为150 μm)对小鼠皮下肿瘤进行成像.为了研究动态对比强化,研究人员系统性地对3只患4T1型肿瘤的小鼠进行注射吲哚菁绿(ICG)操作,并在该操作前、注射时及注射后20 min,4h和24 h对上述小鼠进行成像.荧光显微镜成像结果被用于对比.靶向荧光剂(注射6h后)和血红蛋白氧合物的MSOT同时进行(4T1型肿瘤:n=3).冰冻切片的荧光显微镜成像结果被用于验证上述结果.研究人员利用长循环时间金纳米棒对由于渗透性增加和肿瘤(4T1型肿瘤:n=4,HT29型肿瘤:n=3,A2780型肿瘤:n=2)内的滞留产生的积聚效应进行评估(注射前,注射时,注射后1 h,5h和24h).暗场显微镜检查结果被用于验证上述结果.结果 吲哚菁绿可用于动态对比强化.与荧光显微镜成像对比,MSOT显示了肿瘤内药剂的不均匀分布.靶向荧光剂和脱氧血红蛋白的同时成像让研究人员除目标药物摄取程度外,还可以了解肿瘤内的血管系统.久而久之在MSOT影像中看到的肿瘤中的金纳米棒的积聚过程,也呈异质性吸收.结论 MSOT技术可用于肿瘤的即时高空间分辨率观测,用以展示目标荧光染料、纳米材料以及肿瘤内部血管网的影像资料.
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激光扫描共聚焦显微技术在中医药研究中的应用
激光扫描共聚焦显微镜(Laster Scanning Confocal Microscopy, LSCM)是上世纪80年代发展起来的一项具有划时代意义的高科技新产品,是当今世界上先进的分子细胞生物学分析仪器之一.它是在普遍荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,并利用计算机的图象处理技术,使用紫外或可见激光激发荧光探针,从而得到细胞或组织内部细微结构的荧光图象.它采用了能达到高分辨率及重复性的无色差扫描技术,克服了普通偏轴镜扫描因色差造成的低分辨率的弱点,改进了定量采样时重复性差等缺点,从而不仅提高了光学成像的分辨率,而且能产生真正具有三维清晰度的图象,同时可在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值和膜电位等生理信号及细胞形态的实时动态变化,成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、药理学、遗传学等领域中新一代强有力的研究工具(1).近几年来,激光扫描共聚焦显微技术这一先进的检测手段被引入中医药研究领域,并取得了有价值的研究成果,为中医药研究的现代化创造了条件.现将激光共聚焦显微镜技术在中医药研究中的应用情况汇总如下.
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共聚焦激光扫描显微镜技术及相关荧光探针在细胞器研究中的应用
共聚焦激光扫描显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM)是上世纪80年代发展起来的先进的分子细胞生物学分析仪器.它在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,利用计算机进行图像处理,把光学成像的分辨率提高了30%~40%,是光学显微镜发展史上的重大突破.它通过其独特的成像原理和技术[1],使用紫外线或可见光激发荧光探针,不仅可观察固定的细胞、组织切片,还可以对活细胞的结构、分子、离子等进行实时动态观察和检测,在亚细胞水平上观察诸如Ca2+,pH值,膜电位等生理信号及细胞形态的变化,成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、药理学、遗传学等领域中新一代强有力的研究工具[2].
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电子显微镜能拍出细胞彩照
传统的电子显微镜图像观察到的微小的病毒、细胞超微结构为黑白的灰度图片。近,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员研发了一种新技术,使得“用电子显微镜拍彩照”成为可能。他们用特殊染料标记样品,得到了多色的电子显微镜成像。
在过去,光学显微镜带领着人们第一次走进了肉眼不可辨别的微观世界,微生物和各种生命体内的微观结构开始为人所知。不过,当人们需要观察更加微小的结构时,光学显微镜的放大倍数就显得不够用了:受到衍射的影响,光学显微镜的分辨极限大约在200 nm,在此基础上即使再去放大,也无法看到清晰的成像了。电子显微镜使微观成像的分辨达到了0.1 nm。然而,电子显微镜也有自己的缺点:这是一个没有色彩的黑白世界。可见光有不同色彩,也可以很方便地给生物组织的特定成分加上染色或是荧光标记。而电子显微镜获得的图像是反映电子多少(即亮度)的“灰度图”,其中没有色彩信息。当然,人们可以给电子显微镜图片进行后期上色,但这样的上色并不能选择性地突出所要观察的结构。如果原图中的灰度差别不大,后期上色也会很难将它们分开。 -
共聚焦激光扫描显微镜技术在医学研究中的应用
共聚焦激光扫描显微镜(Confocal Laser ScanningMicroscope,CLSM)是上世纪80年代发展起来的一种先进的细胞生物学分析仪器,是一项具有划时代意义的高科技新产品,是近代生物医学图像分析仪器重要的发展之一,有细胞"CT"之称.它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,利用计算机进行图像处理,使用紫外线或可见光激发荧光探针,从而得到组织内部微细结构的荧光图像,在亚细胞水平上观察诸如Ca2+,pH值、膜电位等生理信号及细胞形态改变,成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、药理学、遗传学等领域中新一代较有力的研究工具.