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熒光探針成像技術(shù) 幫助人們看清“神經(jīng)”活動(dòng)
2020年05月08日 08:33:18
來源：儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4147
由于熒光探針分子具有合成簡單、靈敏度高、選擇性好以及可直接觀察等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于分子、離子檢測和細(xì)胞成像技術(shù)中。但近年來，隨著熒光探針技術(shù)的不斷發(fā)展以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域更高的檢測需求，促使著熒光探針成像技術(shù)往更高靈敏度、更高選擇性、更低檢測限、更快的分析速度等方面發(fā)展。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】生老病死，一直是地球上所有生物體都無法逃脫的一個(gè)生命歷程。在人類文明的發(fā)展過程中，我們從未停止過與疾病和衰老的抗?fàn)帯Ｏ啾扔诠湃耍覀儸F(xiàn)在的壽命其實(shí)已經(jīng)延長了很多。不可否認(rèn)的是，醫(yī)學(xué)事業(yè)的不斷進(jìn)步在這一過程中發(fā)揮出了巨大作用。但也正是物理、化學(xué)以及生物等學(xué)科的共同促進(jìn)，才促使著人們醫(yī)學(xué)事業(yè)不斷取得新突破。熒光探針成像技術(shù)，就是近年來在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中逐漸發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。
相信日常生活中，很多人對于熒光探針技術(shù)都是一知半解。其實(shí)只要你用心了解的話，就會(huì)在自然環(huán)境中發(fā)現(xiàn)很多熒光現(xiàn)象，例如螢火蟲、熒光棒以及閃閃發(fā)光的水母等。熒光探針，是熒光分析方法的重要工具，是建立在光譜化學(xué)和光學(xué)波導(dǎo)與測量技術(shù)基礎(chǔ)上，選擇性地將分析對象的化學(xué)信息轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鰞x器容易測量的熒光信號(hào)的分子測量裝置。在一定體系中，當(dāng)熒光探針受到周圍環(huán)境的影響時(shí)，會(huì)與某種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)或物理反應(yīng)，導(dǎo)致該分子的熒光信號(hào)發(fā)生相應(yīng)改變，從而使人們獲知周圍環(huán)境的特征以及環(huán)境中的某種特定信息。
由于熒光探針分子具有合成簡單、靈敏度高、選擇性好以及可直接觀察等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于分子、離子檢測和細(xì)胞成像技術(shù)中。但近年來，隨著熒光探針技術(shù)的不斷發(fā)展以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域更高的檢測需求，促使著熒光探針成像技術(shù)往更高靈敏度、更高選擇性、更低檢測限、更快的分析速度等方面發(fā)展。
鉀元素是人體重要的金屬元素，其不僅可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透壓和體液的酸堿平衡、參與細(xì)胞內(nèi)糖和蛋白質(zhì)的代謝。同時(shí)，由于它能夠影響生物神經(jīng)的健康和興奮，維持神經(jīng)元間的突觸傳遞，因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，鉀離子濃度變化是研究神經(jīng)系統(tǒng)功能及其異常的重要方式。然而，現(xiàn)有的鉀離子探針只能用對人體傷害較大的紫外光或可見光激發(fā)，因其在活組織中易被吸收和散射而只能應(yīng)用于大腦淺層，面臨著抗干擾性差，選擇低，難以區(qū)分鈉、鉀離子等多種制約，無法實(shí)現(xiàn)鉀離子的特異性監(jiān)測。
據(jù)科技日報(bào)報(bào)道，近日我國科研人員開發(fā)了一種可用近紅外光激發(fā)的鉀離子熒光納米探針，可實(shí)時(shí)監(jiān)測伴隨神經(jīng)活動(dòng)的鉀離子濃度的動(dòng)態(tài)變化。據(jù)了解，該探針的直徑為85納米左右，具有內(nèi)核上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒、中間層鉀離子感應(yīng)探針以及外層的鉀離子選擇性薄膜這三層核殼結(jié)構(gòu)，是靈敏度較高的特異鉀離子探針。
目前，科研人員已經(jīng)利用該探針成功監(jiān)測了斑馬魚和小鼠腦中伴隨神經(jīng)活動(dòng)的鉀離子濃度的動(dòng)態(tài)變化。這一新型探針的開發(fā)，不僅為設(shè)計(jì)近紅外光激發(fā)的其他離子特異探針提供了新思路，同時(shí)也為探究神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)、外離子活動(dòng)的變化開辟了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的新方法。
經(jīng)過漫漫幾千年的發(fā)展，人類現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn)了。從物理學(xué)中的超聲波、核磁共振到化學(xué)界的放射性元素診斷、再到生物學(xué)中的細(xì)胞與基因工程，各個(gè)領(lǐng)域中的無數(shù)科技成果都在不斷促進(jìn)著人類醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展。相信隨著更多醫(yī)學(xué)成果的不斷涌現(xiàn)，在應(yīng)對疾病與死亡、延長人類壽命等方面，我們也將會(huì)更加得心應(yīng)手。
編輯點(diǎn)評：作為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中逐漸發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，熒光探針成像技術(shù)的 熒光性質(zhì)可隨所處環(huán)境的性質(zhì)，如極性、折射率、粘度等改變而靈敏地改變，該技術(shù)也在標(biāo)記抗原或抗體、表面活性劑膠束、雙分子膜、蛋白質(zhì)活性位點(diǎn)等處微觀特性的探測中發(fā)揮著積極的作用。
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