作者单位
摘要
1 热带药用植物化学教育部重点实验室, 海南 海口  571158
2 海南师范大学 化学与化工学院, 海南 海口  571158
设计合成了一种含双酯基的1,2,3-三氮唑化合物,与罗丹明B酰肼结合生成了具有“开-关”性质的荧光探针(简称L2),应用光谱学表征了L2的物理化学参数。L2分别在DMF/Tris-HCl(1∶1,v/v,pH=6.0,20 μmol/L)和MeOH(20 μmol/L)溶液中对Hg2+和ClO-显示出高选择性和灵敏性;利用荧光和紫外光谱分别测定了L2对19种金属离子和14种阴离子的光学性能。实验表明,Hg2+和ClO-的存在使得L2在585 nm和576 nm均有一个新的发射峰出现;同时伴随着荧光强度明显的增强,溶液体系发生了裸眼能识别的显色变化,表明Hg2+可以将罗丹明分子的酰肼闭环结构转换为开环结构,并以1∶2的比例方式生成了一种新配合物,这也被质谱、工作曲线、核磁滴定和TD-DFT计算的结果所证实;L2对Hg2+和ClO-的检测限分别为7.45 nmol/L和 0.67 μmol/L。此外,生物活性测定显示L2对HeLa细胞有非常低的毒性,并且可用于HeLa细胞中Hg2+和ClO-的细胞成像,表明L2在体内可进行微测定Hg2+和ClO-的巨大潜力。
1,2,3-三氮唑 罗丹明B Hg2+ ClO- 细胞成像 1,2,3-triazole rhodamine B Hg2+ ClO- cell imaging 
发光学报
2024, 45(2): 351
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
2 北京大学未来技术学院,北京 100871
超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得,所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架,被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建,在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制,可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程,接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用,最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力,并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。
显微 解卷积 超分辨显微镜 活细胞成像 计算成像 荧光显微镜 
中国激光
2024, 51(1): 0107002
Author Affiliations
Abstract
School of Biomedical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, P. R. China
Single-cell volumetric imaging is essential for researching individual characteristics of cells. As a nonscanning imaging technique, light field microscopy (LFM) is a critical tool to achieve real-time three-dimensional imaging with the advantage of single-shot. To address the inherent limits including nonuniform resolution and block-wise artifacts, various modified LFM strategies have been developed to provide new insights into the structural and functional information of cells. This review will introduce the principle and development of LFM, discuss the improved approaches based on hardware designs and 3D reconstruction algorithms, and present the applications in single-cell imaging.Single-cell volumetric imaging is essential for researching individual characteristics of cells. As a nonscanning imaging technique, light field microscopy (LFM) is a critical tool to achieve real-time three-dimensional imaging with the advantage of single-shot. To address the inherent limits including nonuniform resolution and block-wise artifacts, various modified LFM strategies have been developed to provide new insights into the structural and functional information of cells. This review will introduce the principle and development of LFM, discuss the improved approaches based on hardware designs and 3D reconstruction algorithms, and present the applications in single-cell imaging.
Light field microscopy single-cell imaging volumetric imaging 3D reconstruction 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(2): 2230008
Author Affiliations
Abstract
1 Middle East Technical University, Department of Biological Sciences, Ankara 06800, Turkey
2 Middle East Technical University, Department of Chemistry, Ankara 06800, Turkey
3 Istanbul Medipol University, School of Engineering and Natural Sciences, Istanbul 34810, Turkey
Deviation of the H+ concentration from optimum values within the organelles is closely associated with irregular cellular functions that cause the onset of various diseases. Therefore, determining subcellular pH values in live cells and tissues is valuable for diagnostic purposes. In this study, we report a novel ratiometric fluorescence probe 1H-pyrazole-3-carboxylic acid, 4-(benzo[d]thiazol-2-yl)-3-(2,4-dihydroxy-3-methylphenyl)-1H-pyrazole-5-carboxylicacid4-(2-benz othiazolyl)-5-(2,4-dihydroxy-3-methylphenyl), to which we will refer as ThiAKS Green (Thiazole AKyol shifting green), that is pH sensitive. The results presented here show that the probe can penetrate the cell membrane in less than 30 minutes and does not show any detectable toxicity. The measured color shifts up on pH change are linear and most significant around physiological pH (pKa=7.45), thus making this probe suitable for live-cell imaging and intracellular pH measurements. During the long-incubation periods following the application of the probe and the fluorescent microscopy measurements, it shows stable properties and is easy to detect in live cells. In conclusion, the results suggest that ThiAKS Green can be used to obtain precise information on the H+ distribution at various compartments of the live cells.
Fluorescent probe ratiometric sensor intracellular pH cell imaging fluorescent microscopy 
Photonic Sensors
2023, 13(1): 230125
作者单位
摘要
1 华中科技大学 同济医学院附属同济医院 妇产科,湖北 武汉 430000
2 华中科技大学 同济医学院附属武汉市中心医院 院士专家工作站,湖北 武汉 430000
CRISPR/Cas9系统因其高效、操作简便、物种适应性广等优势被广泛应用于基因编辑领域,该系统是由靶向目标DNA序列的引导RNA (sgRNA)和具有切割酶活性的Cas9蛋白组成。近年来,通过将核酸酶失活的Cas9突变体dCas9 (dead Cas9)或sgRNA与荧光蛋白(FPs)、有机染料、量子点(QDs)结合开发出一系列超分辨活细胞成像技术,该技术有助于在更高分辨率下研究不同基因、染色体以及基因与染色体之间的时空关系,对促进遗传学、细胞生物学和生物医学等领域的快速发展具有重要意义。文中主要总结基于CRISPR/Cas9系统的活细胞成像技术的最新进展,有望进一步扩大活细胞成像技术在生物医学领域的广泛应用。
活细胞成像 CRISPR/Cas9 荧光分子 超分辨 live cell imaging CRISPR/Cas9 fluorescent molecules super resolution 
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220597
胡妙言 1,2,3,4刘凯 1,2,3,4高诗雨 1,2,3,4孙天懿 1,2,3,4[ ... ]徐丽 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 南京林业大学 材料科学与工程学院, 江苏 南京  210000
2 南京林业大学 江苏省林产品高效加工利用联合创新中心, 江苏 南京  210000
3 南京林业大学 绿色生物质燃料与化学品江苏省重点实验室, 江苏 南京  210000
4 2019年江苏省研究生工作站:靖江国林木业有限公司 (工作站编号:2019_099), 江苏 靖江 214500
利用响应曲面法 (RSM)系统研究了微波作用时间 (T)、微波功率 (W)、淡竹叶与去离子水的料液比 (R)对微波法制备淡竹叶氮硅自掺杂碳量子点 (N/Si?CQDs)荧光量子产率 (QY)的影响。得到了上述工艺参数对QY的影响显著性次序以及对应的QY回归模型与最佳工艺参数,通过验证实验证明优化结果可靠。采用最佳工艺得到的N/Si?CQDs的平均粒径较小且分布均匀,在水中分散性良好,具有激发依赖的发射特性,荧光稳定性较高,对HEK293细胞具有较低细胞毒性,且可被细胞吸收而照亮细胞从而明确区分细胞质和细胞核,说明该碳量子点可用于细胞成像。该研究不仅为淡竹叶的高值化利用提供了一个新思路,而且对提高生物质碳量子点的微波法制备效率、促进其在细胞成像等生物医学领域的应用具有参考价值。
淡竹叶 碳量子点 微波法 响应曲面法 细胞成像 common lophatherum herb carbon quantum dots microwave method response surface method cell imaging 
发光学报
2022, 43(12): 2001
Author Affiliations
Abstract
1 Xi’an Jiaotong University, School of Physics, MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter, Shaanxi Province Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optoelectronic Devices, Xi’an, China
2 Peking University, School of Life Sciences, State Key Laboratory of Membrane Biology & Biomedical Pioneer Innovation Center (BIOPIC), Beijing, China
3 Northwest A&F University, College of Science, Yangling, China
4 University of Nebraska Medical Center, College of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Sciences, Omaha, Nebraska, United States
5 University of Nebraska Omaha, College of Information Science & Technology, Department of Computer Science, Omaha, Nebraska, United States
Super-resolution structured illumination microscopy (SR-SIM) is an outstanding method for visualizing the subcellular dynamics in living cells. To date, by using elaborately designed systems and algorithms, SR-SIM can achieve rapid, optically sectioned, SR observation with hundreds to thousands of time points. However, real-time observation is still out of reach for most SIM setups as conventional algorithms for image reconstruction involve a heavy computing burden. To address this limitation, an accelerated reconstruction algorithm was developed by implementing a simplified workflow for SR-SIM, termed joint space and frequency reconstruction. This algorithm results in an 80-fold improvement in reconstruction speed relative to the widely used Wiener-SIM. Critically, the increased processing speed does not come at the expense of spatial resolution or sectioning capability, as demonstrated by live imaging of microtubule dynamics and mitochondrial tubulation.
real-time structured illumination microscopy high-speed image reconstruction live-cell imaging microtubule dynamics mitochondrial tubulation 
Advanced Photonics
2022, 4(2): 026003
作者单位
摘要
1 岭南师范学院 化学化工学院, 广东 湛江 524048
2 桂林电子科技大学 生命与环境科学学院, 广西 桂林 541004
探索合成方法简单的近红外比率荧光探针具有重要意义。本文以高山榕树叶为碳源,乙醇、丙酮为提取剂,采用溶剂热法于200 ℃高压反应釜中反应10 h,一步合成具有近红外双发射荧光特性的碳量子点(CDs)。透射电镜(TEM)表明合成的CDs分散性好、平均尺寸约为4.70 nm,晶格常数为0.32 nm。X射线衍射(XRD)结果显示该碳点在2θ=22°附近有一个较宽的衍射峰,表明该CDs为sp2杂化的无定形碳。傅里叶红外光谱(FT-IR)显示其含有氨基、羰基、醇羟基和甲基。荧光光谱表明,最大激发波长410 nm,最大发射波长为466 nm和676 nm。以硫酸奎宁做参比测得荧光量子产率为26.31%。实验还探讨了CDs的酸碱、光学、抗盐和金属离子的稳定性以及细胞成像效果。以上结果表明,该碳点具有原料廉价易得、制作简便、对酸碱稳定、抗光漂白性良好等优点,具有良好的光学成像应用前景。
碳量子点 近红外荧光 细胞成像 carbon quantum dots(CDs) near-infrared fluorescence cell imaging 
发光学报
2021, 42(8): 1307
王雪 1,2刘虹遥 1路鑫超 1,2孙旭晴 1[ ... ]黄成军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了同时满足较大的视场和较高分辨率的需求, 开发了一套全息无透镜显微成像系统和配套算法, 实现对微米级样品的无透镜显微成像。搭建了一套由LED光源、针孔、被测样品与CMOS图像传感器组成的全息无透镜显微成像系统, 并对针孔直径、成像面尺寸、光源到样品的距离, 以及样品面到CMOS图像传感器的距离进行了优化。其次, 开发了从系统采集的全息图中恢复样品图像的角谱法算法。最后, 使用该成像系统和配套算法, 分别对具有微米级结构分辨率测试靶, 和肺癌细胞悬浮液进行了显微成像。该全息无透镜显微成像系统的分辨率为4.4 μm, 成像视场尺寸为5.7 mm×4.3 mm, 实现了微米级结构和肺癌细胞较清晰的显微成像。全息无透镜显微成像系统结构简单、无像差干扰, 可以实现大视场下较高分辨率的显微成像。
无透镜成像 全息图像重建 细胞成像 大视场 lens-free imaging hologram reconstruction cell imaging large field of view 
光学 精密工程
2020, 28(8): 1644
作者单位
摘要
首都医科大学中心实验室, 北京 100069
捕捉细胞内分子活动发生的动态过程, 从细胞分裂到囊泡运输再到胞内钙离子浓度变化等大量快速发生和发展的生理过程是很多科研工作者的需要。这个过程不仅要求较高的时间分辨率, 还要求较低的激发光强度以使样品的淬灭和光损伤达到最小。因此, 相机的高灵敏度图像传感器起到了决定作用。鉴于近几年图像传感器发展迅速, 本文对其进行了系统的阐述, 综述了相机的图像传感器技术上的最新突破和改进。进而, 总结了其在活细胞成像中的应用, 对比了两种主流传感器并展望了未来发展趋势。
图像传感器 活细胞成像 电子倍增电子耦合元件 科学互补金属氧化物半导体 image detectors live cell imaging electron-multiplying charged-coupled device (EMCCD scientific complementary metal-oxide semiconductor 
激光生物学报
2019, 28(6): 513

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