激光共聚焦掃描成像-熒光相關(guān)光譜系統(tǒng)的研究及其應(yīng)用

董辰博，李福才，董朝青，蔡 萍*，任吉存*

(1.上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 200240；2.上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，上海 200240)

熒光相關(guān)光譜(Fluorescence Correlation Spectroscopy，F(xiàn)CS)是通過測定極小檢測微區(qū)內(nèi)熒光分子因布朗運(yùn)動產(chǎn)生的熒光信號漲落，并對漲落信號進(jìn)行相關(guān)函數(shù)統(tǒng)計(jì)分析后，從而獲得熒光相關(guān)光譜曲線的一種單分子光譜方法[1]。基于對一路漲落信號的自相關(guān)分析、兩路漲落信號間的互相關(guān)分析及三路漲落信號間的多元相關(guān)分析，熒光相關(guān)光譜可以分為自相關(guān)光譜(FACS)、互相關(guān)光譜(FCCS)和三元相關(guān)光譜(FTCS)等[2-7]。

上世紀(jì)70年代，Magde、Elson和Webb等人提出了FCS概念和理論，但由于當(dāng)時檢測技術(shù)的限制，F(xiàn)CS方法發(fā)展非常緩慢。1993年，Rigler等人將激光共聚焦技術(shù)引入FCS系統(tǒng)，顯著地減小了FCS檢測體積，極大地提高了FCS檢測的信噪比，真正實(shí)現(xiàn)了單分子檢測的目標(biāo)。目前，熒光相關(guān)光譜被廣泛地用于活細(xì)胞內(nèi)生物分子的濃度、擴(kuò)散動力學(xué)、酶的活性及分子相互作用研究，被認(rèn)為是活細(xì)胞原位研究的重要手段之一。國際上著名的光學(xué)顯微成像公司如蔡司、徠卡及奧林帕斯等公司均推出了相應(yīng)FCS儀器。遺憾的是目前國內(nèi)還沒有具有細(xì)胞掃描成像-熒光互相關(guān)光譜分析功能的國產(chǎn)儀器。

近二十年來，我們課題組一直從事于在熒光相關(guān)光譜的理論、方法和應(yīng)用研究工作[3,4,8-12]。本文基于我們在熒光相關(guān)光譜研究中獲得的某些關(guān)鍵技術(shù)，研制了一套細(xì)胞掃描成像-熒光互相關(guān)光譜聯(lián)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高分辨活細(xì)胞成像和原位分析功能。……