[發(fā)明專利]一種代謝信息獲取方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310307367.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103376238A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 駱清銘;王安樂(lè);駱衛(wèi)華;龔輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G01N21/64;G01N1/28
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種代謝信息獲取方法及裝置。

背景技術(shù)

功能代謝信息的監(jiān)測(cè)是了解生物體內(nèi)在機(jī)制以及相關(guān)疾病發(fā)展過(guò)程的重要手段。目前，生化分析技術(shù)、正電子發(fā)射層析術(shù)、功能磁共振、磁共振波譜以及光學(xué)成像等手段被廣泛用于組織功能與代謝信息的測(cè)量。上述技術(shù)手段雖然能夠得到活體組織的三維功能代謝信息，但受到技術(shù)手段的限制，這些技術(shù)的造價(jià)、運(yùn)行成本以及技術(shù)復(fù)雜度均比較高，不利于推廣與大規(guī)模使用。

光學(xué)成像方法是一種獲取高分辨功能代謝信息相對(duì)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段，但針對(duì)活體生物組織的連續(xù)測(cè)量，其受生物組織高吸收、高散射特性的影響，只能獲取活體組織有限體積的功能代謝信息。如果要準(zhǔn)確高分辨地獲取生物組織的三維內(nèi)在信息，特別是針對(duì)功能與代謝信息，需要在成像前對(duì)生物組織的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)進(jìn)行有效的固定，然后再對(duì)生物組織切片或銑削斷面進(jìn)行測(cè)量。機(jī)體死亡或組織離體后其功能代謝信息逐漸偏離活體狀態(tài)。快速低溫冷凍是固定組織功能代謝的主要手段之一。通過(guò)低溫處理，可以停止生物組織內(nèi)在的生化反應(yīng)，避免組織離體后發(fā)生的自溶與酸化等過(guò)程，此外還可以顯著增強(qiáng)生物分子的熒光特性，提升系統(tǒng)探測(cè)靈敏度和信噪比。

傳統(tǒng)的冰凍切片機(jī)切片時(shí)樣品的溫度在-20℃左右，在該溫度下樣品的生化反應(yīng)是不能有效停止的，另外該溫區(qū)冰晶對(duì)樣品結(jié)構(gòu)的損害比較嚴(yán)重，不利于功能代謝信息的準(zhǔn)確獲取。現(xiàn)有技術(shù)中，已有結(jié)合大型柜式低溫冰凍切片機(jī)與光學(xué)顯微鏡方法，溫度控制的區(qū)間為-30℃至-80℃。柜式冰凍切片機(jī)的設(shè)備成本也較高，在運(yùn)行過(guò)程中壓縮機(jī)等核心器件的震動(dòng)顯著不利于高精度成像。該方法針對(duì)低溫介質(zhì)快速低溫固定的樣品，需要先經(jīng)歷一個(gè)緩慢的梯度復(fù)溫過(guò)程；但是該復(fù)溫過(guò)程不僅耗時(shí)冗長(zhǎng)，還可能造成生物樣品結(jié)構(gòu)的破裂以及功能代謝狀態(tài)損壞。此外生物組織內(nèi)冰晶形態(tài)的變化會(huì)影響光學(xué)成像系統(tǒng)高分辨、高穩(wěn)定地獲取功能代謝信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種待檢樣本的三維結(jié)構(gòu)及其功能代謝信息的獲取方法和裝置，能夠避免溫度波動(dòng)對(duì)待檢樣本的結(jié)構(gòu)及功能代謝信息的損害。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種代謝信息獲取方法，包括以下步驟：

通過(guò)液態(tài)低溫介質(zhì)固定待檢樣本，并維持所述待檢樣本處于穩(wěn)定的低溫狀態(tài)；

保持所述待檢樣本斷面高于所述液態(tài)低溫介質(zhì)的液面，通過(guò)光學(xué)顯微成像方法，獲取表征代謝信息的所述待檢樣本的斷面圖像；

將所述待檢樣本斷面浸入所述液態(tài)低溫介質(zhì)中，通過(guò)機(jī)械銑削減小所述待檢樣本的厚度，重新獲取銑削后的所述待檢樣本的斷面圖像。

進(jìn)一步地，所述通過(guò)光學(xué)顯微成像方法，獲取表征代謝信息的所述待檢樣本的斷面圖像的步驟具體為：通過(guò)光致發(fā)光技術(shù)激發(fā)所述待檢樣本的生物分子的熒光特性，利用光學(xué)顯微鏡獲取所述待檢樣本的生物分子的熒光現(xiàn)象的圖像。

進(jìn)一步地，所述液態(tài)低溫介質(zhì)的沸點(diǎn)低于-100℃。

進(jìn)一步地，所述液態(tài)低溫介質(zhì)為液氮。

進(jìn)一步地，所述待檢樣本斷面高于或浸入所述液態(tài)低溫介質(zhì)的液面的步驟具體是通過(guò)調(diào)節(jié)所述液態(tài)低溫介質(zhì)的液面高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明還提供了一種代謝信息獲取裝置，包括：低溫環(huán)境控制模塊、光學(xué)顯微成像模塊以及樣品銑削模塊；

所述低溫環(huán)境控制模塊包括：樣本槽和液位調(diào)節(jié)單元；所述樣本槽內(nèi)承載有液態(tài)低溫介質(zhì)，待檢樣本通過(guò)所述液態(tài)低溫介質(zhì)固定在所述樣板槽內(nèi)，并維持所述待檢樣本處于穩(wěn)定的低溫狀態(tài)；所述液位調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)所述樣本槽內(nèi)的液態(tài)低溫介質(zhì)的液面高度；

所述光學(xué)顯微成像模塊包括：光源、波導(dǎo)、第一濾光片、顯微鏡、光學(xué)探測(cè)器以及圖像采集單元；所述光源發(fā)出的入射光通過(guò)所述波導(dǎo)照射到所述待檢樣本的斷面上；所述光學(xué)探測(cè)器依次通過(guò)所述第一濾光片以及所述顯微鏡獲取斷面的圖像，并傳輸給所述圖像采集單元；

所述樣品銑削模塊包括：機(jī)械銑削設(shè)備以及平移臺(tái)；所述機(jī)械銑削設(shè)備置于所述平移臺(tái)上方；所述樣本槽置于所述平移臺(tái)上。

進(jìn)一步地，還包括：光耦合模塊；所述光耦合模塊包括：第二濾光片、二色鏡和凸透鏡；所述光源發(fā)出的入射光依次穿過(guò)所述第二濾光片、所述二色鏡和所述凸透鏡耦合到所述波導(dǎo)中。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)探測(cè)器為CCD相機(jī)或者CMOS相機(jī)；所述圖像采集單元包括：圖像采集卡和圖形工作站；所述圖像采集卡分別與所述光學(xué)探測(cè)器和所述圖形工作站相連。

進(jìn)一步地，所述光源為鹵素?zé)艋蛘週ED燈或者汞燈發(fā)出的非相干光或者激光發(fā)出的相干光源。