过去20多年来,荧光成像技术应用于生物医药的各个领域都已取得了重要进展,其中,对药物输送载体的分布和细胞屏障的输送属性等药物释放研究产生了巨大影响。近日,有关人士在英国《药学进展文摘》中撰文对这一技术在药剂学领域的重要应用进行了总结。
文章指出,荧光探针和光学显微镜的进步使这一技术在生物医药领域的应用范围不断扩大。一方面,新的荧光探针的出现,包括绿色荧光蛋白及其衍生物,几乎提供了可标记任何生物医学研究者感兴趣的材料的方法;另一方面,成像系统,包括新的成像模式、软件、计算机和激光技术等的发展也为该技术提供了有力的支持。此外,用绿色荧光蛋白和它的变异体进行活细胞成像,还大大推动了对蛋白质动力学和蛋白质相互作用的研究。其中,荧光漂白后恢复和荧光能量共振转移等技术,在药剂学研究中发挥了一些特殊作用。但是,绿色荧光蛋白也不是无所不能,至少到目前为止几乎还没有一种成像技术可以理想地适用于所有的研究,不同的技术有不同的侧重点,并被用于各种特定的用途。
细胞成像技术细胞成像技术可以观察细胞内小室和转运通路,了解对药剂学研究非常重要的药物及其他试剂在细胞内的分布和转运情况。此外,细胞成像还可以提供药物在体内和体外复杂的生物环境中转运的动力学知识。近年来,随着时间衰减成像和计算机分析技术的应用,研究人员对这些转运过程的了解更为深入。
荧光共聚焦显微镜技术荧光共聚焦显微镜技术可以被用于研究药物的输送和上皮屏障。如追踪胞内的摄取和含有荧光标记的示踪物的微囊和脂质体的最终去向,以确定脂质体在培养细胞和组织切片中的细胞内分布等。
光子显微镜技术基于近红外线的多光子显微镜技术对组织有更强的穿透力,在对深层未受损的组织进行成像时有独特的优势。多光子显微镜技术的另一个优势是,可以避免短波长激发普遍存在的光损伤问题。它的这一特点被用于研究DNA结合药物(抗癌药)在细胞内的作用。其不损伤活细胞的特点还可以提供其他成像方式不能揭示的单细胞内定量的药代动力学数据。
荧光相关光谱学技术荧光相关光谱学技术能提供关于分子迁移的详细信息,在研究药代动力学和药物与受体的相互作用方面有非常大的潜力,如研究DNA的输送,揭示DNA复合物的迁移和细胞内DNA的降解等。
总之,通过综合运用以上每种技术都可以让荧光显微镜提供清晰的图像及更多的功能,如掌握药物输送方面的自动定量和药物在单细胞及复杂组织中作用的信息等。而需要特别指出的是,随着光学显微镜的不断进步,使得荧光成像技术变得越来越易用,且灵活高效。显而易见,这一技术在生物医学的各个方面都有巨大的应用潜力,在药剂学领域的应用前景也日益广阔。
16世纪中叶,一个装订工捡起一张已经有几百年历史的羊皮纸,用来装订一本诗集。这张羊皮纸的文字在近500年里一直无法阅读,但现在,由于最先进的成像技术,人们可以再次阅读它的文字,根据一项新的研究。
对六世纪的文字进行了分析,发现它是罗马法典的一部分。研究人员说,无论是谁写的这本诗集都可能认为它已经过时了,因为当时社会使用的是教会的法典,而不是罗马法。研究人员说:
这一发现是一个了不起的发现,因为它可能有助于破译其他羊皮纸上用作装订材料的文本。[伏尼契手稿:无法阅读的中世纪书籍的图像]
在15至18世纪之间,装订工经常回收中世纪的羊皮纸,以便他们可以将它们用作新的印刷书籍的装订。(羊皮纸是一块又薄又硬的动物皮,通常是人们写在羊皮纸上的绵羊或山羊皮。)学者们早就知道这种做法,但尽管他们对写在这些旧羊皮纸上的文字感兴趣,他们无法阅读这些文字。
没有图像技术的帮助,中世纪的文字很难阅读。(Emeline Pouyet) 几代人以来,学者们一直认为这些信息是不可获取的,所以他们认为,“为什么要麻烦?”这项研究的高级研究员、芝加哥西北大学艺术学院科学研究中心(NU-ACCESS)的资深科学家马克·沃尔顿(Marc Walton)在一份声明中说但现在计算成像和信号处理技术的进步为阅读这些文本开辟了一条全新的途径。
诗集 这本书本身是希腊诗人赫西奥德(Hesiod)的1537本“作品和日子”,赫西奥德很可能和荷马生活在同一时期。西北大学在1870年购买了这本书,现在这本书是唯一一本带有原始开槽羊皮纸装订的印刷品。
起初,只有装订吸引了研究人员的目光。然后,他们开始对装订中写在羊皮纸上的文字感到疑惑。但研究人员说,仔细检查后发现,装订工可能是通过清洗或刮擦羊皮纸的方式,试图删除文本。
幸运的是,还有两列幽灵般的文字,康奈尔高能同步辐射源(国际象棋)提供了一个令人难以置信的中世纪文本的清晰视图。(Emeline Pouyet)
“羊皮纸下面的墨水退化了,所以你可以开始看到文字,”该研究的首席研究员,NU-ACCESS的博士后研究员Emeline Pouyet在声明中说这就是分析研究的开始。
沃尔顿和普耶特尝试了一种可见光高光谱成像技术——一种识别图像中每个像素光谱范围的方法——来突出显示文字,但这只会使文字稍微清晰一些,因为羊皮纸已经不规则地退化了。然后,他们尝试了X射线荧光成像技术,这项技术提供了墨水成分的数据,但并没有使文本更具可读性,他们说,
最终,研究人员获得了金牌:研究小组把这本书送到了纽约伊萨卡的康奈尔高能同步辐射源(CHESS),在那里,强大的X射线对文本及其图像进行了全面成像边缘评论。当研究人员将研究结果发送给西北大学的宗教和历史教授理查德基克弗(Richard Kieckhefer)共同研究时,他宣布这是一部六世纪的罗马法典,其中的注释引用了教会的教规。[图片画廊:中世纪的艺术讲述了一个故事]
这张羊皮纸可能最初是在一所大学里使用的,在那里学生学习罗马法作为理解正典法的基础-研究人员说,这是中世纪的一种常见做法。
未来的步骤 “kdsp”研究人员使用了多种
荧光共聚焦显微镜中一般用什么荧光探针
目前常用的荧光探针有荧光素类探针、无机离子荧光探针、荧光量子点、分子信标等。荧光探针除应用于核酸和蛋白质的定量分析外,在核酸染色、DNA电泳、核酸分子杂交、定量PCR技术以及DNA测序上都有着广泛的应用。
目前,检测荧光探针的方法主要有单点测定和电荷耦合装置(CCD)荧光成像(包括用于微区分析的激光共聚焦荧光显微镜成像)。由于光电倍增管点扫描时间较长,激光照射强度高,很难抓住荧光早期变化。而CCD荧光成像的面阵大,成像视野广,成像时间可以调节,因而检测效果比较好。
化学发光检测的最大特点是设备简单、操作简便、分析速度快及灵敏度高。化学发光成像分析(CLI)是将化学发光与成像技术相结合,从而具有分辨率高、多样品同时检测、光谱响应范围宽以及灵敏度高等特点[10,11],已广泛应用于凝胶、蛋白印记及微阵列芯片中的化学发光信号检测。本实验建立了TCPO?咪唑?H2O2?荧光探针化学发光成像体系。由于化学发光不需要任何光源,因而在对荧光探针进行化学发光成像检测时,不存在荧光检测或者荧光成像时不可避免的光学背景的干扰,从而可以获得更低的检出限。用此体系对5种荧光探针进行定量分析,并研究了用四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)标记的单克隆羊抗人IgG的化学发光成像,检出限达10-11mol/L,比相同条件下荧光成像的检出限低一个数量级。
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