代謝成像系統(tǒng)專業(yè)產(chǎn)品介紹

產(chǎn)品概述

Becker & Hickl 推出的代謝成像系統(tǒng)是一套舒適、無標(biāo)簽、近乎瞬時的雙光子代謝成像系統(tǒng)，具有 B&H 傳奇般的終身精度。這款交鑰匙 FLIM 顯微鏡的配置可讓您獲得開箱即用的優(yōu)異效果，配備了 TOPTICA 最新的交鑰匙飛秒脈沖激光器，用于 NADH 和 FAD 激發(fā)，能以無與倫比的價格提供大學(xué)和臨床所需的結(jié)果。

核心性能配置

系統(tǒng)配備兩臺 TOPTICA FemtoFibre Ultra 飛秒光纖激光器，分別輸出 780 nm 和 920 nm 激發(fā)波長，功率約為 1 W，脈沖寬度小于 100 fs，重復(fù)頻率為 80 MHz，集成 AOM 與 GDD 控制，支持波長復(fù)用激發(fā)。在時間分辨性能方面，系統(tǒng)提供超精確壽命測量，儀器響應(yīng)函數(shù)約為 20 ps，時間通道寬度低至 213 fs，定時抖動為 3 ps，支持并行雙通道采集。最大檢測波長范圍為 250 nm 至 720 nm，其中 NADH 檢測波段為 420 nm 至 480 nm，F(xiàn)AD 檢測波段為 500 nm 至 550 nm。

基本功能

代謝成像系統(tǒng)提供全電動樣品臺，支持 4D Z 堆棧 FLIM 視頻速率記錄（配備 Express FLIM，取決于時間標(biāo)記單元的選擇）。系統(tǒng)實現(xiàn)無縫分析集成，包括相位圖分析、按壽命分割圖像以及 FCS 分析功能。采集模式涵蓋區(qū)域和線掃描模式，以及用于相關(guān)測量的真實點測量。系統(tǒng)配備快速激光掃描單元以實現(xiàn)優(yōu)異圖像采集效果，并提供為實驗選擇的基本檢測濾波器套件。

可選配置

用戶可按需選擇不同的單光子混合探測器，并可選用帶可選環(huán)境控制的培養(yǎng)箱，以滿足活細(xì)胞工作的實驗需求。

技術(shù)原理：通過 NAD(P)H 和 FAD 的熒光確定代謝狀態(tài)

bh 多光子代謝熒光成像系統(tǒng)通過精確記錄 NAD(P)H 和 FAD 的衰變函數(shù)來確定活細(xì)胞和組織的代謝狀態(tài)。與早期的 NADH 實驗不同，該系統(tǒng)不是根據(jù) NAD(P)H 或 FAD 的壽命，而是根據(jù)它們的雙指數(shù)衰變曲線各分量的振幅來確定組織狀態(tài)。通過激光多路復(fù)用技術(shù)將兩種熒光信號近乎出色地分離，從而提高了結(jié)果的可靠性。飛秒光纖激光器的多光子激發(fā)可到達組織深層，對活細(xì)胞非常友好。結(jié)合 bh SPCImage NG 數(shù)據(jù)分析的先進功能，可獲得代謝狀態(tài)的定量信息。

除了單個代謝狀態(tài)圖像外，該系統(tǒng)還能記錄組織樣本的 z 疊加圖像，以及幾秒、幾小時甚至幾天的代謝參數(shù)時間序列。雖然該系統(tǒng)針對代謝 FLIM 進行了優(yōu)化，但并不局限于此。利用兩個激發(fā)波長，它還能記錄來自各種分子探針的 FLIM 數(shù)據(jù)，提供高質(zhì)量的 pH 圖像、鈣圖像、氯化物圖像、FRET 圖像和 SHG 圖像。

光譜背景

NAD(P)H（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）和 FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）是參與細(xì)胞新陳代謝的輔酶。NAD(P)H 和 FAD 都有熒光。FAD 尤其是 NAD(P)H 的優(yōu)秀之處在于，它們的熒光強度和熒光衰減函數(shù)可以直接反映細(xì)胞的新陳代謝狀態(tài)：NAD(P)H 和 FAD 的熒光壽命取決于與蛋白質(zhì)的結(jié)合情況。未結(jié)合的 NAD(P)H 的熒光壽命約為 0.3 至 0.4 ns，結(jié)合的 NAD(P)H 的熒光壽命約為 1.2 ns。對于 FAD 而言，結(jié)合的效果正好相反：結(jié)合的 FAD 的壽命為幾百 ps，未結(jié)合的 FAD 的壽命為幾 ns。NAD(P)H 和 FAD 的結(jié)合/非結(jié)合比例會隨著新陳代謝的類型而改變。優(yōu)先進行氧化磷酸化的細(xì)胞（健康細(xì)胞）有更多結(jié)合的 NAD(P)H 和 FAD，優(yōu)先進行糖酵解的細(xì)胞（腫瘤細(xì)胞）有更多未結(jié)合的 NAD(P)H 和 FAD。

早期確定代謝狀態(tài)的嘗試

近二十年來，人們一直試圖從細(xì)胞或組織的簡單熒光壽命中獲取代謝信息。這些嘗試失敗的原因有兩個。首先，NAD(P)H 和 FAD 的熒光信號沒有明確分離。然而，新陳代謝引起的 NAD(P)H 和 FAD 的壽命變化方向相反，因此凈壽命的變化是不可預(yù)測的，不能作為代謝狀態(tài)變化的指標(biāo)。其次，衰變成分的壽命取決于與代謝狀態(tài)無關(guān)的細(xì)胞參數(shù)。因此，細(xì)胞和組織的凈熒光壽命不能作為代謝狀態(tài)的定量指標(biāo)。

bh 的代謝 FLIM 技術(shù)

bh 的代謝 FLIM 技術(shù)與早期方法的不同之處在于以下兩點。第一，干凈利落地分離 NAD(P)H 和 FAD 的熒光信號，分離是通過在激發(fā)端結(jié)合激發(fā)-波長復(fù)用和在檢測端結(jié)合光譜過濾來實現(xiàn)的。第二，使用 NAD(P)H 和 FAD 衰變曲線的衰變分量的振幅來代替壽命。衰變分量的振幅 a1 和 a2 代表結(jié)合和非結(jié)合 NAD(P)H 和 FAD 的比例，它們不受與環(huán)境有關(guān)的組分壽命的影響。分量振幅（或振幅比）定量地代表了新陳代謝狀態(tài)，這一結(jié)果在很大程度上與細(xì)胞類型無關(guān)。健康細(xì)胞的 a1 低于 0.7，腫瘤細(xì)胞的 a1 高于 0.7。

讓代謝 FLIM 發(fā)揮作用

提取衰變成分的振幅需要準(zhǔn)確記錄圖像像素中的衰變數(shù)據(jù)和可靠的 FLIM 數(shù)據(jù)分析。bh 解決了這兩個問題。bh TCSPC FLIM 模塊的定時穩(wěn)定性優(yōu)于幾皮秒，衰變曲線被解析為大量的時間分段，建議新陳代謝 FLIM 使用 1024 個時間分段。HPM-100 混合探測器具有干凈的 IRF，沒有凹凸和二次脈沖，探測器沒有后脈沖，因此記錄背景非常低，這些特點大大提高了 FLIM 數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)分析由 SPCImage NG 執(zhí)行，SPCImage 的 MLE 擬合即使在光子數(shù)較低的情況下也能獲得高度精確的成分壽命和振幅。智能分檔、圖像分割功能和全局?jǐn)M合功能進一步提高了精確度。

雙光子激發(fā)

標(biāo)準(zhǔn)的 DCS-120 共焦 FLIM 系統(tǒng)也可以進行代謝 FLIM，唯一的要求是安裝了合適的激光器。然而，NAD(P)H 需要 375 nm 或更短的激發(fā)波長，這么短的波長無法深入生物組織，這就限制了對細(xì)胞或單細(xì)胞層的成像。因此，bh 代謝 FLIM 成像儀使用雙光子激發(fā)。NAD(P)H 的激發(fā)波長為 780 nm，F(xiàn)AD 的激發(fā)波長為 920 nm，這些波長可穿透組織達 100 μm。熒光通過非掃描檢測光束路徑進行檢測，這樣即使光子在離開組織時發(fā)生散射，也能被有效檢測到。