[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于分析納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)速率的軌跡追蹤互相關(guān)函數(shù)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010976499.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112396625A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮剛;楊軒;史蒂文·埃莫里;陳彥名
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/20
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/20
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于分析納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)速率的軌跡追蹤互相關(guān)函數(shù)方法。在生物細(xì)胞研究中，納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)的定量化分析一直是一個(gè)瓶頸。本發(fā)明提出了一種用于分析納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)速率的軌跡追蹤互相關(guān)函數(shù)方法。相較于傳統(tǒng)的互相關(guān)函數(shù)方法，本發(fā)明對(duì)視頻圖像進(jìn)行軌跡追蹤，根據(jù)軌跡追蹤的結(jié)果，選取目標(biāo)納米粒子的位置信息，對(duì)目標(biāo)納米粒子進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)分析。本發(fā)明可以極大地提高分析的精度和準(zhǔn)確性，有效解決了傳統(tǒng)互相關(guān)函數(shù)方法由于細(xì)胞胞吞納米粒子數(shù)量有限而導(dǎo)致的樣本量過(guò)小的問(wèn)題，極大提高了互相關(guān)函數(shù)方法的樣本數(shù)和分析結(jié)果的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，尤其是研究納米粒子跨越生物膜的運(yùn)動(dòng)速率表征。

背景技術(shù)

納米材料在生物和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是一個(gè)在最近十幾年新興的研究領(lǐng)域。目前為止，納米材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于載藥運(yùn)輸，熒光探針，生物膜傳感器等多個(gè)領(lǐng)域，起到了極為重要的作用和研究前景。盡管有著巨大的應(yīng)用前景和科研價(jià)值，人們對(duì)于在納米粒子跨越膜結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制和反應(yīng)原理依舊缺乏足夠的了解。尤其是對(duì)于納米粒子在細(xì)胞或者組織內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程缺乏定量的認(rèn)識(shí)。一個(gè)很重要的原因在于生物體系環(huán)境非常復(fù)雜，需要考慮的變量太多。當(dāng)研究人員使用不同的實(shí)驗(yàn)方法觀察細(xì)胞的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)方法的改變往往造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以相互比較。對(duì)于納米粒子跨越膜結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制的研究將對(duì)研究人員應(yīng)用納米粒子起到極大的幫助。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于分析納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)速率的軌跡追蹤互相關(guān)函數(shù)方法，其特征在于，包括一下步驟：

S1，拍攝納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)視頻。

S2，對(duì)拍攝的視頻進(jìn)行單粒子軌跡追蹤分析得到細(xì)胞內(nèi)納米粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

S3，根據(jù)納米粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡給出的坐標(biāo)分析納米粒子軌跡所在的像素以及其給定相對(duì)位置的像素的互相關(guān)函數(shù)得到納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)速率。

進(jìn)一步的，步驟S1所述的視頻使用共聚焦顯微鏡作為拍攝納米粒子運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。

進(jìn)一步的，步驟S1所述的納米粒子以熒光探針標(biāo)記。

進(jìn)一步的，步驟S1所述的納米粒子如果本身具有熒光特性就不需要額外的熒光探針標(biāo)記。

進(jìn)一步的，步驟S2所述的單粒子軌跡追蹤因?yàn)榕臄z視頻采樣頻率過(guò)高無(wú)法分析時(shí)，可以將視頻內(nèi)圖像疊加生成采樣頻率較低的圖像，加以分析。

進(jìn)一步的，步驟S3所述的互相關(guān)函數(shù)得到的相關(guān)程度的最大值時(shí)的τ值就是納米粒子跨膜時(shí)間

進(jìn)一步的，還包括進(jìn)一步更具互相關(guān)函數(shù)曲線計(jì)算出納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)的速率和效率。

一種用于分析納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)速率的軌跡追蹤互相關(guān)函數(shù)方法，其特征在于使用共聚焦顯微鏡拍攝納米粒子跨膜運(yùn)動(dòng)后進(jìn)行單粒子軌跡追蹤分析得到納米粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡后，根據(jù)納米粒子運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)分析。

本發(fā)明的有益效果是，突破了單粒子軌跡追蹤和互相關(guān)函數(shù)算法在生物細(xì)胞領(lǐng)域各種的局限性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米粒子跨生物膜這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程速率的測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)例的流程圖。

圖2是本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)例中納米粒子跨越細(xì)胞膜的視頻的一張截圖。

圖3是本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)例中用于單粒子軌跡追蹤的視頻的一張截圖。

圖4是本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)例中單粒子軌跡追蹤得到的單顆納米粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖5是本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)例中互相關(guān)函數(shù)輸出的曲線。

具體實(shí)施方法