[實用新型]雙色單光子橫向超分辨成像的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820157611.7
• 申請日: 2008-12-23
• 公開（公告）號: CN201444142U
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛崢樂;王琛;喬玲玲;程亞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N33/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型與生物醫(yī)學(xué)有關(guān)，涉及雙色單光子熒光成像，特別是一種雙色單光子橫向超分辨成像的裝置，以適用于醫(yī)學(xué)生物組織的檢測。

背景技術(shù)

長期以來，遠場光學(xué)熒光顯微鏡憑借其非接觸、無損傷、可探測樣品內(nèi)部等優(yōu)點，一直是生命科學(xué)中最常用的觀測工具。但由于衍射極限的存在，使傳統(tǒng)的寬場光學(xué)顯微鏡橫向分辨率僅約為200nm。為了揭示細胞內(nèi)分子尺度的動態(tài)和結(jié)構(gòu)特征，提高光學(xué)顯微鏡分辨率成為生命科學(xué)發(fā)展的迫切要求。在遠場熒光顯微鏡的基礎(chǔ)上，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)展出一些實用的提高分辨率甚至超越分辨率極限的成像技術(shù)。例如，采用橫向結(jié)構(gòu)光照明，提高橫向分辨率到約100nm，這種技術(shù)需要復(fù)雜的解碼處理，耗費時間。受激熒光損耗顯微鏡利用非線性效應(yīng)實現(xiàn)了30-50nm的三維分辨率。應(yīng)用熒光分子之間能量轉(zhuǎn)移共振原理以及單熒光分子定位技術(shù)也可以突破衍射極限，但這些技術(shù)往往需要非常苛刻的條件和昂貴的設(shè)備，過程也十分復(fù)雜。

近年來，光敏熒光蛋白作為一類新的熒光探針分子吸引了科研工作者們的廣泛關(guān)注，這類熒光蛋白與普通熒光蛋白最大的不同之處是：通過一束特定波長的光敏化之后，才能夠被激發(fā)發(fā)射熒光，或者極大地增強原有的熒光，直至漂白。換言之，光敏熒光蛋白需要兩種不同波長的光共同作用才能激發(fā)熒光(參見George?H.Patterson?et?al.，Science，vol.297，1873-1877，2000)。如今，這種熒光分子被應(yīng)用于細胞內(nèi)物質(zhì)追蹤等領(lǐng)域的研究。在光敏熒光蛋白中，有一種非常特殊的熒光蛋白稱為可逆光敏熒光蛋白，這種可逆敏化蛋白相對于一般光敏熒光蛋白的獨特性質(zhì)表現(xiàn)在：漂白之后可以通過一束恢復(fù)光使熒光蛋白重新恢復(fù)到可激發(fā)態(tài)。例如：Dronpa，KFP1(kindling?fluorescent?protein-1)(以上兩種可逆熒光蛋白暫無中文名稱，市場上有商品)等。以下具體以Dronpa為例，它在405nm光照射下敏化，488nm照射下激發(fā)熒光，進入暫時的漂白，接著再次用405nm光照射，Dronpa將再次從漂白中恢復(fù)，敏化-激發(fā)-漂白-恢復(fù)這一循環(huán)可重復(fù)達上百次(參見Ryoko?Andoet?al.，Science，vol.306，1370-1373，2004)。在敏化光光強不太大的情況下，熒光強度與敏化光強度近似呈線性關(guān)系(參見Peter?Dedecker?et?al.，BiophysicalLetters，vol.91，45-47，2006)。不難發(fā)現(xiàn)，Dronpa的敏化激發(fā)過程雖然需要兩種波長的光，但直接激發(fā)熒光的只是其中一種波長的光，即488nm激發(fā)光，因此實質(zhì)上是一種雙色單光子的線性過程，相對于雙色雙光子非線性吸收過程效率有極大的提高。另外由于Dronpa敏化前無法激發(fā)熒光，可以有效抑制敏化光和激發(fā)光非重疊區(qū)域的背景噪聲，可反復(fù)激發(fā)的特性使得它可能用于掃描成像。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)對生物組織橫向分辨率不足的問題，提供了一種雙色單光子橫向超分辨成像的裝置，該發(fā)明可提高生物組織中成像的橫向分辨率。

本實用新型技術(shù)解決方案如下：

一種雙色單光子橫向超分辨的成像裝置，其特點是該裝置包括照明部分、探測收集部分和掃描部分：

照明部分包括：敏化光源，沿該敏化光源輸出的敏化光束方向依次是敏化衰減片、敏化準直系統(tǒng)和敏化雙色鏡，該敏化雙色鏡與所述敏化光源輸出的敏化光束成45°放置；激發(fā)光源，沿該激發(fā)光源輸出激發(fā)光束方向依次是快門、激發(fā)衰減片、激發(fā)準直系統(tǒng)和激發(fā)雙色鏡，該激發(fā)雙色鏡與所述激發(fā)光源輸出的激發(fā)光束成45°放置；所述的敏化雙色鏡與所述的激發(fā)雙色鏡平行放置；所述的敏化光束和激發(fā)光束分別經(jīng)過所述的敏化雙色鏡和激發(fā)雙色鏡反射后平行出射，光斑寬度略小于物鏡后表面的寬度，平行出射的敏化光束和激發(fā)光束經(jīng)所述的物鏡聚焦后的點擴散函數(shù)重疊，中心相距L，照明所述的被可逆光敏熒光蛋白分子標記的樣品；

探測收集部分由陷波濾光片、長通濾光片、聚焦透鏡、小孔光闌、雪崩二極管和計算機組成，沿著經(jīng)樣品發(fā)射的熒光方向，在激發(fā)雙色鏡的后，依次設(shè)置所述的陷波濾光片、長通濾光片、聚焦透鏡、小孔光闌和雪崩二極管，所述的小孔光闌置于所述的聚焦透鏡的焦平面，中心對準焦點，所述的雪崩二極管接收熒光信號后輸入計算機；

掃描部分包括供放置所述的被可逆光敏熒光蛋白分子標記的樣品的三維平移臺，所述的計算機驅(qū)動并控制所述的三維平移臺的移動和所述的快門的開合，以實現(xiàn)對可逆光敏熒光蛋白分子標記的樣品的掃描。