本文關鍵詞：基于光片熒光顯微鏡的三維單粒子追蹤研究

  更多相關文章： 光片顯微術 雙螺旋點擴散函數 單粒子追蹤 定位精度 熒光顯微

【摘要】：三維單粒子追蹤技術能夠更真實地獲得活細胞內生物分子在納米空間尺度和毫秒時間尺度上的動態(tài)過程信息,已成為研究生命科學問題的重要手段。然而,利用該技術對厚生物樣品進行研究時仍然面臨著諸多挑戰(zhàn),包括如何提高圖像信噪比、時空分辨率和成像深度等。針對這些難以解決的問題,本論文在已有單粒子追蹤方法的基礎上,發(fā)展了一種新的三維納米分辨單粒子成像和追蹤方法。該方法通過將光片熒光顯微術(light sheet fluorescence microscopy,LSFM)和雙螺旋點擴散函數(double-helix point spread function,DH-PSF)定位方法相結合來實現對厚樣品中單粒子的三維納米分辨成像和追蹤,該方法具有圖像對比度高、時空分辨率高,背景噪聲低和成像深度深等優(yōu)點。本論文完成的主要研究工作包括以下幾個方面:(1)分析了現有三維單粒子追蹤方法的優(yōu)缺點,進而提出將光片熒光顯微鏡和雙螺旋點擴散函數軸向納米定位方法相結合來實現三維納米分辨單粒子追蹤的方法。(2)基于光片熒光顯微鏡的基本理論,設計和搭建了片狀光照明子系統(tǒng),并對系統(tǒng)進行了參量標定,實驗結果表明,片狀光的特征尺寸(厚度2.24?m,焦深26.3?m)與理論設計相一致。(3)進一步闡述了雙螺旋點擴散函數的理論與技術問題,基于此設計研制了高效雙螺旋相位片,擴展了系統(tǒng)的成像深度,實現了單粒子的三維納米分辨定位。(4)設計和搭建了一套基于光片熒光顯微鏡和雙螺旋點擴散函數顯微鏡的三維納米分辨單粒子成像系統(tǒng),并通過實驗對系統(tǒng)進行優(yōu)化;為了驗證系統(tǒng)性能,引入了傳統(tǒng)熒光顯微鏡的照明光路進行對比實驗,實驗結果表明,圖像襯度和定位精度獲得顯著提高。(5)利用該套系統(tǒng)開展了瓊脂溶液中單個熒光珠的三維追蹤實驗,實驗結果證明了系統(tǒng)的可靠性,為進一步對完整細胞等厚樣品內的分子動態(tài)過程研究提供了理論和實驗基礎。本論文研究工作的主要創(chuàng)新點如下:(1)針對單粒子成像時由于背景噪聲使圖像信噪比降低的問題,提出了片狀光照明的解決方法,通過理論分析和實驗證明了該方法可在樣品任意深度上選擇厚度2?m的單一薄層激發(fā),從而抑制背景噪聲,提高信噪比。(2)將光片熒光顯微鏡和雙螺旋點擴散函數成像系統(tǒng)相結合,利用光片熒光顯微鏡能夠提高圖像對比度的優(yōu)點,彌補了雙螺旋相位片由于光能利用率較低引起圖像對比度降低的缺陷,擴展了成像深度,提高了單粒子的三維定位精度。
【關鍵詞】：光片顯微術 雙螺旋點擴散函數 單粒子追蹤 定位精度 熒光顯微
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH742
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 單粒子追蹤技術的發(fā)展10-20
• 1.3 本論文的選題依據及主要工作20-22
• 第2章 光片熒光顯微術22-31
• 2.1 光片熒光顯微術的基本理論22-28
• 2.2 光片顯微術的發(fā)展和應用前景28-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第3章 基于雙螺旋點擴散函數的三維單粒子定位技術31-36
• 3.1 雙螺旋點擴散函數基本理論31-34
• 3.2 雙螺旋點擴散函數的應用與存在的問題34-35
• 3.3 本章小結35-36
• 第4章 基于光片熒光顯微鏡的三維單粒子追蹤系統(tǒng)36-49
• 4.1 三維單粒子追蹤系統(tǒng)設計36-38
• 4.2 高效雙螺旋相位片的設計38-40
• 4.3 系統(tǒng)搭建40-44
• 4.4 系統(tǒng)標定44-48
• 4.5 本章小結48-49
• 第5章 基于光片熒光顯微鏡的三維單粒子追蹤實驗49-53
• 5.1 熒光單粒子追蹤實驗49-50
• 5.2 結果分析50-52
• 5.3 本章小結52-53
• 第6章 總結與展望53-55
• 6.1 研究工作總結53
• 6.2 研究展望53-55
• 參考文獻55-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士學位期間的研究成果及參與的研究項目62-63

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 應立明,謝曉亮;單分子的光學檢測及應用[J];大學化學;1999年05期

2 王桂英,王琛,徐至展,陳宜張;生物單分子光學探測方法的進展[J];激光生物學報;2003年03期

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本文編號：788630