- 2025-10-30 16:39:12多光谱荧光成像
- 多光谱荧光成像是一种先进的成像技术，它能在同一组织样本中同时检测和区分多种荧光标记。该技术利用不同荧光染料吸收和发射光谱的特性，通过光谱分离算法，将不同标记的信号区分开来，从而实现对组织或细胞中多种生物分子的同时成像。多光谱荧光成像具有分辨率高、灵敏度强、信息量丰富等优点，广泛应用于生物医学研究、临床诊断及药物研发等领域。
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多光谱荧光成像问答
- 2025-02-17 14:30:16多光谱光声断层扫描成像原理是什么？
- 多光谱光声断层扫描成像：开创医学影像的新篇章 多光谱光声断层扫描成像（MSPAT）是一项革命性的成像技术，结合了光学和超声波的优势，能够提供高分辨率的图像，且具有较高的深度穿透能力。随着技术的不断发展，MSPAT在医学成像、癌症检测、脑部研究等领域展现了广泛的应用潜力。本篇文章将深入探讨多光谱光声断层扫描成像的原理、优势及其在临床诊断中的应用。 光声效应与成像原理 多光谱光声断层扫描成像的核心原理是基于光声效应。当激光光源照射到组织中时，组织中的水分和血红蛋白会吸收特定波长的光，导致局部温度升高并产生快速的热膨胀。这个过程会激发声波的产生，声波的强度和频率可以通过超声探头进行探测，从而反映出组织的内部结构和成分。 多光谱光声断层扫描成像之所以能称为“多光谱”，是因为它使用了不同波长的激光源，从而可以获得组织的不同光学特性。这种技术的优势在于，它能够获取更丰富的组织信息，识别不同的组织成分，如血管、肿瘤以及其他病变区域。 多光谱光声断层扫描成像的优势 相比传统的成像技术，如CT（计算机断层扫描）和MRI（磁共振成像），多光谱光声断层扫描成像具有独特的优势。MSPAT能够以较高的分辨率提供结构性图像，这在微小病变的早期发现上至关重要。尤其是在肿瘤检测方面，MSPAT能有效区分肿瘤组织和健康组织，有助于提高肿瘤早期筛查的准确性。 MSPAT能够在不使用放射线的情况下，获得丰富的血管信息。传统的成像技术需要注射对比剂来突出血管的显现，而MSPAT则通过不同波长的激光照射，可以无创性地提供关于血管的详细信息，且能够深入体内组织层次，帮助医生更好地评估肿瘤的血供状况或病变的演变过程。 临床应用前景 在医学领域，MSPAT已经展现出巨大的应用潜力，尤其在肿瘤检测和神经系统疾病的诊断中。通过对肿瘤组织的精确成像，医生可以更加准确地评估肿瘤的大小、位置以及血供情况，从而为方案的制定提供重要依据。MSPAT也在脑血管病变、脑部肿瘤等神经系统疾病的研究中，帮助医生获取更加直观的病变图像，辅助早期诊断和治果评估。 未来，随着技术的不断进步，MSPAT的应用范围将进一步扩展。尤其是与人工智能结合的进展，MSPAT的图像分析将更加，能够帮助医生在极短的时间内做出更加科学的诊断决策，极大地提高医率和诊断准确率。 结论 多光谱光声断层扫描成像作为一项创新的成像技术，凭借其高分辨率、无创性和多波长成像的优势，正在医学影像领域中占据越来越重要的地位。随着技术的不断发展，MSPAT将在肿瘤筛查、脑部疾病诊断等方面展现出更加广泛的应用潜力，并有望成为未来医学影像的主流技术之一。
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- 2023-05-26 10:20:02FluorCam-Pro植物多光谱荧光成像系统
- FluorCam-Pro植物多光谱荧光成像系统是FluorCam叶绿素荧光成像技术的最 新高级扩展产品。此系统既可用于PAM脉冲调制式叶绿素荧光动态成像分析，又可用于UV紫外光对植物叶片激发产生的多光谱荧光成像测量分析，还可选配滤波器组对GFP、RFP、YFP、SYBR Green等荧光蛋白和荧光染料进行稳态荧光成像测量。测量对象包括叶片、果实、花朵、整株拟南芥或其他小型植株、苔藓、微藻、大型藻类乃至特定的动物样品。应用领域：植物光合生理生态植物逆境胁迫生理与易感性植物初级代谢与次级代谢植物表型组学成像分析（Phenotyping）作物遗传育种与抗性筛选种子萌发与活力监测转基因植株筛选功能特点：多激发光-多光谱荧光成像技术：通过两种以上不同波长的光源激发植物样品中不同的发色团发出荧光并进行成像检测，即为多激发光多光谱荧光成像技术。植物的多光谱荧光主要包括叶绿素荧光、UV紫外光激发多光谱荧光和荧光蛋白荧光FluorCam-Pro无需更换任何配件即可同步实现多激发光-多光谱荧光成像功能：PAM脉冲调制式叶绿素荧光成像紫外激发F440、F520、F690、F740多光谱荧光成像GFP、RFP、YFP等常用荧光蛋白成像可根据用户需要定制荧光蛋白或荧光染料成像，如BFP、CFP、SYBR Green、DAPI等可对黄酮、花青素含量进行定量测量可进行自动重复成像测量和无人值守监测，可设置实验程序（Protocols）自动循环成像测量，成像测量数据自动按时间日期存入计算机（带时间戳）测量样品为各种活体植物样品，包括叶片、花卉、果实、整株拟南芥或其他小型植物、微藻（包括液滴、多孔板、固体培养基）及大型藻类等技术指标：一体式设计，自带暗适应箱体最 佳成像面积：20×20cm测量参数：Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, Fv'/ Fm', Fv/ Fm ,Fv',Ft,ΦPSII, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, qL, QY, QY_Ln, Rfd, ETR等50多个叶绿素荧光参数；紫外激发多光谱荧光成像参数：F440、F520、F690、F740；荧光蛋白荧光强度参数Ft；每项参数均可显示对应二维荧光彩色图像。并可测量计算黄酮醇指数Flavonol Index,、花青素指数Anthocyanin Index。具备完备的自动测量程序（protocol），可自由对自动测量程序进行编辑1)Fv/Fm：测量参数包括Fo，Fm，Fv，QY等叶绿素荧光参数2)Kautsky诱导效应：Fo，Fp，Fv，Ft_Lss，QY，Rfd等叶绿素荧光参数3)Quenching荧光淬灭分析：Fo，Fm，Fp，Fs，Fv，QY，ΦII，NPQ，Qp，Rfd，qL等50多个叶绿素荧光参数4)Light Curve光响应曲线：不同光强梯度条件下Fo，Fm，QY，QY_Ln，ETR等叶绿素荧光参数5)MultiColor紫外激发多光谱荧光成像（选配）6)FPs荧光蛋白成像：GFP、YFP、RFP、BFP等（选配）荧光激发光源组：全LED光源，包括620nm红光、5700K冷白光、735nm远红光、365nm紫外光，445nm品蓝光，470nm蓝光，505nm青光，530nm绿光，590nm琥珀色光等高分辨率CCD相机1)图像分辨率：1360×1024像素2)时间分辨率：在最 高图像分辨率下可达每秒20帧具备7位滤波轮，标配叶绿素荧光滤波器，根据用户需要可定制紫外激发多光谱荧光和GFP、RFP、YFP、BFP等荧光蛋白专用滤波器FluorCam叶绿素荧光成像分析软件功能：具Live（实况测试）、Protocols（实验程序选择定制）、Pre–processing（成像预处理）、Result（成像分析结果）等功能菜单自动测量分析功能：可设置一个实验程序（Protocol）自动无人值守循环成像测量，重复次数及间隔时间客户自定义，成像测量数据自动按时间日期存入计算机（带时间戳）成像预处理：程序软件可自动识别多个植物样品或多个区域，也可手动选择区域（Region of interest，ROI）。手动选区的形状可以是方形、圆形、任意多边形或扇形。软件可自动测量分析每个样品和选定区域的荧光动力学曲线及相应参数，样品或区域数量不受限制（>1000）输出结果：高时间解析度荧光动态图、荧光动态变化视频、荧光参数Excel文件、直方图、不同参数成像图、不同ROI的荧光参数列表等应用案例：1.抗病毒基因研究：叶绿素荧光成像与GFP成像联合分析法国国家农业科学研究院一直致力于马铃薯y病毒组的抗病基因研究，通过不同基因编辑处理方法，验证抗病毒分子机制。相关研究中，研究人员利用FluorCam多光谱荧光成像系统的GFP荧光蛋白成像功能，定量分析感染面积与病毒积累量，从而直观地反映了不同基因功能对拟南芥病毒抗性的影响。同时，叶绿素荧光成像则反映病毒对光合系统的损伤，同步提供植物的光合表型信息。参考文献：Zafirov D, et al. 2021. When a knockout is an Achilles' heel: Resistance to one potyvirus species triggers hypersusceptibility to another one in Arabidopsis thaliana. Mol Plant Pathol. 22: 334–347Bastet A, et al. 2019. Mimicking natural polymorphism in eIF4E by CRISPR‐Cas9 base editing is associated with resistance to potyviruses. Plant Biotechnology Journal 17: 1736–1750Bastet A, et al. 2018. Trans-species synthetic gene design allows resistance pyramiding and broad-spectrum engineering of virus resistance in plants. Plant Biotechnology Journal: 1–132.不同颜色凌霄叶片的叶绿素荧光与紫外激发多光谱荧光成像分析（易科泰EcoTech®实验室）产地：欧洲
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- 2023-02-17 12:55:08FluorCam叶绿素荧光成像技术及其应用研讨会
- FluorCam叶绿素荧光成像技术及其应用研讨会 —— 会议时间 ——2020年7月7日 （周二） 14:30 – 15:30—— 会议主题 ——FluorCam叶绿素荧光成像技术及其应用叶绿素荧光成像最 新研究技术介绍、国际知名的 FluorCam产品功能介绍及安装应用案例等—— 主讲人 ——李 川北京易科泰公司EcoTech实验室高级工程师研究领域：植物/藻类光合作用机理、植物逆境胁迫、植物生理生态、作物育种等—— 参会方式 ——腾讯会议;微信群内发会议链接（请扫码报名参会）
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- 2023-03-03 16:36:05荧光成像在血管神经外科手术中的优势
- 荧光素和ICG荧光血管造影改变了血管神经外科医生的手术方式，它提供具有丰富信息的术中视图。2021神经可视化峰会是一个汇集quan球神经外科医生的特别活动，在此期间，A教授在一次家du网络研讨会上分享了他在荧光引导下的神经外科手术经验，介绍了几个临床案例。学习要点了解荧光素钠和ICG的历史以及它们在血管神经外科的首次应用探讨荧光技术在神经外科的优势，及其如何为神经外科医生提供有价值的信息观看荧光引导下的神经外科手术视频，包括动静脉畸形（AVM）、搭桥和动脉瘤手术的临床案例荧光成像在神经外科的应用：荧光素钠和ICG的历史及其首次应用荧光素钠自20世纪60年代末以来一直用于神经外科，最初由医生对其进行了描述，医生在开颅时进行了硬膜外血管造影术。吲哚菁绿（ICG）在很久以后才被应用于评估脑血流。它是由医生在21世纪初引入的，并决定将这种广泛应用于眼科的技术转移到神经外科。ICGzui早用于神经外科评估动脉瘤，并逐步应用于几种神经外科病症：评估旁路通透性、AVM手术、评估海绵状血管瘤手术和神经肿瘤学中静脉引流异常。目前，脑荧光血管造影使用ICG的情况更为普遍。荧光造影引导下的神经外科：荧光素钠与ICG的优缺点荧光素钠视频血管造影有一些优势，包括成本较低，精细细节的可视化，以及可以直接在显微镜下通过荧光过滤器进行观察。ICG需要单独的红外摄像机，可以将信息显示在不同的屏幕上。荧光素荧光也为无牵开器手术提供了有用的价值，这与手术创伤的降低密切相关。荧光素钠的另一个优点是作为一种相对惰性的染料，急性毒性研究显示尽管会诱发一些严重的过敏反应，但它对人类没有特殊危害。此外，成本也非常低。荧光素钠的缺点：它在血液中至少停留一小时，需要长时间等待后才能重复使用。ICG的半衰期为3至4分钟，因此可以在短时间内进行第二次或第三次注射。但在某些病人群体中，如对碘过敏的病人或甲状腺功能亢进的病人，它是禁用的。而且它价格昂贵。荧光造影在动静脉畸形（AVM）手术中的应用在一名患有左额叶动静脉畸形的患者中，选择了对侧入路，以避免优势半球，并更好地控制进料器。使用FL560术中荧光素荧光模块，可通过显微镜在手术野内精确地显示时间、给药器、静脉和AVM周围的短血管，并具有清晰的对比度。但在使用ICG时，用户必须查看另一个屏幕，而且无法看到AVM的周围环境。必须通过从显示器转移到手术野来进行解释。荧光素荧光更容易在手术野中直接识别供血血管，并将实质图像更好地可视化。图1：用FL560荧光素荧光模块观察AVM与用ICG观察AVM。图片由A教授提供。荧光造影在搭桥手术中的应用在一例烟雾病患者中，施行了颞浅动脉-大脑中动脉搭桥术(STA-MCA)。荧光素钠荧光对探索和检查STA以及在手术野直接看到动脉的功能非常有用。这是了解搭桥手术工作方式的一种非常有效的技术。它提供了良好的血管和组织灌注的可视化，尽管厚壁血管不太明显。图2：在搭桥手术中使用FL560荧光素荧光模块。图片由A教授提供。荧光造影在动脉瘤手术中的应用在一名患有中动脉小动脉瘤的患者中，使用荧光素荧光支持夹闭。造影剂有助于暴露动脉瘤，并在手术野中直接观察到穿支及其灌注情况。使用ICG可能会忽略这一点，因为它需要查看另一个屏幕，且呈现的是黑白图像。在荧光素荧光下，闭塞的动脉瘤清晰可见。但由于动脉瘤手术往往很快，而且厚壁血管也不太明显，所以无法进行重复使用。荧光素钠可与ICG结合使用，两者并不相互排斥。图注：利用FL560荧光素荧光模块进行动脉瘤夹闭。图片由A教授提供。综上所述，荧光素视频血管造影具有手术野三维可视化的优势，可以实时进行手术操作，尤其是对狭窄视野内的小血管。此外，它的成本更低。荧光素血管造影的缺点是无法观察到厚壁血管中的血流，而且染料在血液中停留的时间较长。ICG血管造影技术和荧光素血管造影技术为神经外科医生提供了重要优势。
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- 2023-06-28 14:01:21用户前沿丨复旦张凡教授团队《Nat. Nanotech.》: 构建近红外第二窗口新型稀土荧光探针用于实时动态的活体多重荧光成像
- 荧光成像技术具有非侵入性、即时反馈、高灵敏度以及高空间分辨率的特点，这使得其在生物医学成像领域具有不可替代的优势。而借助于多种荧光探针同时标记多个待测物的多重荧光成像技术的出现为研究复杂的生理-病理机制提供了有效的研究方法。然而在实际应用中，该技术仍然存在成像深度浅、成像分辨率和信噪比低以及无法多通道动态实时成像等诸多的挑战，其中缺乏高效的近红外荧光探针以及能够进行实时多重荧光成像的仪器是阻碍这一技术进一步发展的至关重要的因素。因此，能否开发系列近红外区荧光增强的探针以及相匹配的多通道实时成像的装置来解决上述难题呢？近日，Nature Nanotechnology期刊在线发表了复旦大学化学系张凡教授团队的科研成果“Fluorescence amplified nanocrystals in the second near-infrared window for in vivo real-time dynamic multiplexed imaging”），为以上难题的攻克提供了全新的思路。这也是复旦大学通过交叉学科研究取得的又一重大成果。复旦大学化学系2019级博士生杨一唯、陈莹为第 一作者；复旦大学化学系张凡教授、凡勇青年研究员为通讯作者。▌技术进步：近红外荧光成像逐步应用于实时动态的活体多重成像荧光是自然界中的一种光致发光现象。由于其灵敏度高、即时反馈、操作便捷等特点，使得荧光成像在临床医学诊断、基础生物学探索及解剖学结构研究中有着巨大的优势。而借助于多种荧光探针同时标记多个待测物的多重荧光成像技术，研究人员能够对多个待测物的活动进行实时动态的追踪，有利于揭示生物体复杂的生理-病理机制。目前该成像技术主要集中在可见光区（400-650 nm）及近红外一区（650-900 nm），由于存在生物组织对该窗口光的吸收和散射强等问题，使得在这个窗口内的光学穿透深度和成像分辨率都不理想。为了解决这个问题，研究人员通常会采用手术开辟视窗的方法来暴露所研究的部位，从而期望能够更精 准理解活体原位微环境的生理机制，但视窗不可避免地对正常生理环境造成破坏，为检测结果带来不可控的干扰。因此如何在深层组织中实现多重荧光成像是阻碍这一技术进一步发展的至关重要的问题。近年来的研究表明，近红外第二窗口的光（1000-1700 nm）在皮肤、脂肪和骨骼等生物组织中传播时受到比可见光和近红外一区光更小的散射作用和生物体自发荧光背景噪声。尤其对于波长位于1500-1700 nm的子成像窗口，其受到的组织散射进一步降低，生物体自发荧光背景噪声几乎消失，因此被认为是一个实现活体深组织高分辨和高信噪比成像极具发展潜力的生物“透明”窗口。然而位于该“透明”成像窗口的动态多重活体荧光成像研究仍旧不理想，一方面是受限于该成像窗口可用的荧光探针，目前已报道的只有基于Er3+的稀土荧光探针以及半峰宽度大的半导体量子点；另一方面是缺乏相应能够进行实时多重荧光成像的装置和技术，因此无法在活体实现实时动态的多重荧光成像。▌研究突破：开发荧光增强的近红外稀土荧光探针及双通道荧光成像装置实现实时动态的多重活体荧光成像针对以上难题，张凡教授团队开发了一系列立方晶相的稀土碱金属氟化物纳米荧光探针，并搭建了双通道荧光成像装置，在1500-1700 nm波段实现了活体实时动态的多重成像。传统的研究中，由于六方晶相的稀土碱金属氟化物（β-NaREF4）具有较小的声子能，从而导致更低的非辐射弛豫概率，通常被认为更加有利于提高发光效率，因此作为一种经典的稀土探针基质而广泛使用。而在张凡团队成员发现，相较于β-NaREF4基质，在立方晶相的碱金属氟化物（α-NaREF4）基质中，Tm3+掺杂的稀土荧光探针在1632 nm处中有近百倍的下转移发光增强。通过拉曼光谱、变温荧光及光子数测试证明α-NaREF4基质较高的声子能有效地促进Tm3+的电子从3H4能级通过非辐射跃迁的方式到达3F4能级，从而增强了3F4能级的电子布居，且立方相基质中激活剂离子间的交叉弛豫以及激活剂离子与敏化剂离子之间的能量传递过程也进一步导致了Tm3+在1632 nm处的下转移发光增强。基于此荧光增强机理，也实现了Er3+和Ho3+掺杂的近红外稀土荧光探针在1530 nm和1180 nm处不同程度的下转移发光增强。该Tm3+元素掺杂的新型近红外稀土荧光探针为近红外二区多重荧光成像提供了新的波长选择。图1：(a-b) Tm3+掺杂的立方相纳米颗粒核壳结构示意图及电镜图；(c-d) Tm3+掺杂的立方相及六方晶相纳米颗粒发射光谱及不同波长处发光强度柱状图；(e) 低温吸收光谱；(f) 基于Tm3+、Er3+、Ho3+掺杂的立方相纳米颗粒发射光谱及脂肪乳剂的吸收、散射曲线；(g) Yb-Tm体系能量传递机理；(h)Er3+和Ho3+元素掺杂的立方相和六方相纳米颗粒的发射光谱及荧光成像图。针对所开发的系列近红外第二窗口荧光增强的新型稀土荧光探针，进一步开发了与之匹配的高时空同步的实时动态多重成像装置。与常规通过切换滤光片实现多通道成像的系统相比，该成像装置能够对两个不同通道的荧光信号进行实时同步收集，体外不同荧光探针同时修饰的不同微球运动模拟实验也验证了装置能够保证双通道高度同步的时空成像，为后续多种新型近红外稀土荧光探针用于活体实时动态多重荧光成像打下基础。最 后，在生物组织精细结构水平上验证了该成像技术用于探索深组织生理活动机制的可行性。首先通过对不同近红外稀土荧光探针表面进行功能化修饰，实现了对活体小鼠脑部血管网络中各级血管的区分。团队随后使用激素刺激小鼠来模拟神经对血流的调控作用，利用该成像技术能够在不开辟颅窗的情况下实现对小鼠动脉血管的舒缩运动进行实时动态的监测，有望为血液动力学研究提供更加精 准的信息。为进一步探索该成像技术用于活体深组织多重荧光成像的潜力，团队利用开发的新型近红外稀土荧光探针特异性地 标记了小鼠的中性粒细胞，通过该成像技术实现了在单细胞水平上的免疫反应监测，能够对单个中性粒细胞在皮下炎症部位及脑损伤部位趋化性、外渗、激活等过程进行实时动态监测。相比于传统的成像方法，该近红外新型稀土荧光探针及双通道实时成像技术有效避免了开辟视窗造成组织损伤对观测结果带来的干扰，为在活体水平研究细胞免疫反应提供了新的思路。图2：(a-b) 基于新型近红外荧光探针构建的活体动态多重成像方案，实现了小鼠脑部血管舒缩运动的实时动态监测；(c-f) 基于新型近红外荧光探针构建的活体动态多重成像方案，实现了对中性粒细胞在皮下炎症部位趋化作用及外渗过程的实时动态监测和分析。(g-i) 基于新型近红外荧光探针构建的活体动态多重成像方案，实现了在脑卒中小鼠脑损伤部位激活态中性粒细胞免疫反应的实时动态成像。目前，尽管该研究已经取得了较好的初步应用效果，未来还需要更进一步地提高探针的发光效率以及增加荧光发射通道，从而满足对活体内更高成像速度、更深组织成像以及更高通量多重检测应用的需求。此外，改善荧光探针的功能修饰特性，增强与前沿生物与成像技术的兼容性等问题仍然有待后续研究。但是这一科研成果所点亮的诸多可能，都将为化学与材料科学、生物医学光子学、生命科学、生物医学工程和医疗诊断等领域拓宽研究视野。研究工作得到了复旦大学化学系、聚合物工程国家重 点实验室、上海市分子催化和功能材料重 点实验室、国家重 点研发项目、国家自然科学基金委员会、上海市科学技术委员会等机构与项目的大力支持。原文链接https://doi.org/10.1038/s41565-023-01422-2
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