Pr3+/Tm3+共掺LaF3纳米体系中能量转移效应的光谱学研究

在较低的温度下用水热法制备了分散性良好的Pr³⁺/Tm³⁺共掺的LaF₃纳米颗粒. X射线衍射、原子力显微镜和透射电子显微镜等技术对纳米颗粒进行表征的结果显示, 纳米颗粒呈六方相, 平均粒径为30 nm. 通过激光激发LaF3:Pr³⁺/Tm³⁺共掺纳米体系中的Tm3+离子, 实现了Tm³⁺离子到Pr³⁺离子的能量转移, 观测到了因此而产生的荧光辐射. 运用光谱学方法对共掺纳米体系的荧光辐射性质进行了研究分析, 并对相应的能量转移机理进行了探讨.     

光学超分辨荧光显微成像 ——2014年诺贝尔化学奖解析

超分辨成像显微镜的出现为现代生物医学研究提供了新的强有力的工具,将荧光显微镜的应用推到了新的高度。2014年诺贝尔化学奖授予了Eric Betzig、Stefan Hell以及William Moerner三位科学家,以表彰他们在“发展超高分辨荧光显微镜”上的贡献。他们的获奖肯定了化学生物物理多学科交叉对于当今前沿科技发展的重要性。本文主要介绍了超分辨荧光显微成像诞生的历史背景,以及各成像技术的发生发展过程,最后对此技术的未来发展做了展望。     

共聚焦显微镜三维研究HDPE和PEB共混物形态

用共聚焦显微镜对高密度聚乙烯(HDPE)和茂金属催化合成的短支链聚乙烯(PEB)(50/50)共混物的形态进行了三维研究. PEB标记了少量的荧光染色剂, 未热处理的HDPE/PEB共混物样品呈现均相形态. HDPE/PEB共混物在140℃热处理1320 min后, 由共聚焦显微镜(LSCM)观察显现出双连续的相态结构.     

核磁显微术

美国约翰·霍普金斯大学和布鲁克医疗器械公司已将作为化学分析工具的核谱共振谱仪改装成显微镜,从而取得单细胞的结构图象。与核谱共振谱仪用作有效的分子结构分析工具的同时,发展了一种寻找活组织的技术。活组织物质大部分由水构成,水含氢,氢具有最大的磁效应,因此氢的核磁共振信号可产生活体中水的图     

计算光学相位成像:从干涉数字全息到光强衍射层析

<正>自400多年前问世以来,光学显微技术经历了不断地革新,已从Leeuwenhoek时代简单的单透镜装置发展成为一种极为重要且精密的观察与计量科学仪器,广泛地应用于生物医学、工业生产、材料化工与科学研究等领域.2014年,诺贝尔化学奖授予了超分辨率荧光显微技术^[1].该技术突破了光学显微镜衍射极限的限制,将荧光显微成像的分辨率带入纳米时代,极大地推动了生命科学和基础医学的发展.除分辨率外,光学显微镜面临的另一大挑战是对比度传统显微镜受强度(振幅)探测机理所限,对无色透明物体(如细胞)的成像依赖染色标记.而在研究活细胞的生理活动及其长时程动态过程时,无标记显微是一种最为理想的探测手段1932年,Zernike发明了相差显微镜:通过空间滤波原理极大地提高了透明物体在镜下的可分辨性,Zernike也因此获得1953年的诺贝尔物理学奖^[2].但时至今日,该技术仍局限于二维定性观测,无法实现三维定量测量,发展较荧光显微技术明显滞后.     

利用荧光显微镜直接观测溶液内的DNA分子

以前用光学显微镜不能观测 DNA(脱氧核糖核酸,是生物的遗传物质)分子。最近在日本京都大学生物物理教研室,用荧光试剂与 DNA 相结合的方法,在荧光显微镜下成功地用肉眼观测到了单个 DNA 分子。用的是反射型荧光显微镜。荧光试剂是用与 DNA 有特殊结合能力的 DAPI(4,6联脒-2-苯基吲哚)。先将它们的溶液浓度调到1.0μg/ml,用微型吸液管将3-5μl 的溶液滴到光滑的玻璃表面上,用玻璃罩盖好,将其周围用凡士林密封好,防止溶液蒸发。当 DAPI 与 DNA 结合就发出450nm 的荧光。反射型显微镜从高压水银灯的辉线藉衍射滤光器提出适当波长的光,照射到样品上。受     

超高分辨率荧光显微成像:2014年诺贝尔化学奖解析

<正>"长期以来人们都为现有的光学显微技术感到困扰:如果观测物比可见光波长的一半(约0.2μm)还小,现有的光学显微镜就不能解析了,称之为光学衍射极限.2014年诺贝尔化学奖获奖者们利用荧光分子‘标记’这些精细结构,使它们在显微镜下变得五彩缤纷、清晰可辨,使科学家们能一瞥纳米级别的微小世界.从此,显微技术从‘微米’时代跨入‘纳米’时代."——2014年诺贝尔化学奖颁奖词     

基于原子力显微镜(AFM)的细胞黏弹特性测量与分析

细胞机械特性在细胞生理病理变化过程中起着重要指示作用,对其进行研究有助于了解生命活动奥秘以及疾病发生发展的内在机理.原子力显微镜(AFM)的发明为单细胞机械特性研究提供了新的技术手段,给细胞力学及癌症等重大疾病带来了大量新的认识.然而现有AFM细胞机械特性探测主要集中在细胞弹性特性,对细胞黏弹特性进行的研究和分析还较为缺乏.本文基于AFM开展了细胞黏弹特性测量和分析研究.首先建立了基于AFM单细胞压痕技术的细胞黏弹特性探测方法,基于此实现了对6种不同类型细胞(包括贴壁细胞、悬浮细胞、正常细胞、癌细胞、细胞系和原代细胞等)黏弹特性(松弛时间)的测量与表征,随后对测量结果进行回归分析揭示出细胞1阶松弛时间和2阶松弛时间之间的关联.研究结果加深了人们对细胞黏弹特性的认识,为单细胞机械特性研究提供了新的思路.     

杆状病毒诱导凋亡昆虫细胞中的线粒体反应和Ca2+的变化

以罗丹明123作为线粒体跨膜电位荧光标记探针, 流式细胞术和激光共聚焦显微镜研究显示, SfaMNPV诱导凋亡的斜纹夜蛾SL-1细胞, 线粒体跨膜电位(&#8710;Ψm)产生明显改变, 病毒接种后4 h, 膜电位开始下降, 随着病毒感染进程的延续, 线粒体膜电位&#8710;Ψm持续降低. 利用Western 杂交分析定位于线粒体的Bcl-2蛋白, 结果表明, 线粒体Bcl-2蛋白含量随病毒感染逐渐减小, 表达水平降低, 病毒感染下调了Bcl-2蛋白的表达. Western杂交检测到显示细胞色素c从线粒体向细胞质中释放, 并在细胞质逐渐积累, 呈时间依赖性特征. 病毒感染诱发的线粒体反应, 提示杆状病毒诱导昆虫细胞凋亡, 可能存在线粒体介导的凋亡信号转导途径. 以Ca²⁺荧光探针Fluo-3/AM负载, 激光共聚焦显微镜观察和荧光分光光度计测定凋亡细胞 [Ca²⁺]_i浓度的变化, 检测到病毒诱导凋亡细胞内的[Ca²⁺]_i浓度明显升高, 细胞外Ca²⁺内流; 在EGTA抑制胞外钙离子内流和细胞质Ca²⁺钳制状态下, PI染色后流式细胞仪检测显示细胞凋亡不受影响, 说明胞质内游离Ca²⁺升高和胞外钙离子内流不是细胞凋亡的主要诱因, 提示内质网钙库Ca²⁺排空可能是SfaMNPV诱导SL-1细胞凋亡信号转导通路中的重要媒介.     

JWA蛋白在细胞内与α-微管蛋白的共定位

探讨了JWA在细胞内的分布特征, 特别是在有丝分裂过程中的动态变化及与α-微管蛋白的关系. 用免疫共沉淀方法研究JWA与α-微管蛋白的相关性; 用基因转染技术研究JWA蛋白高表达后JWA蛋白和α-微管蛋白的相互关系; 用荧光显微镜技术研究低温处理、药物阻滞细胞周期、JWA反义寡核苷酸处理的PC12细胞JWA蛋白和α-微管蛋白的相互作用; 分别用流式细胞仪分析和激光共聚焦技术检测PC12细胞的各细胞周期蛋白在细胞内的分布. JWA作为一种新的微管相关蛋白, 在微管动力学变化过程和细胞周期不同阶段与α-微管蛋白分布平行, 可能对微管具有稳定作用.     

荧光显微术对慢性精神分裂症患者外周血白细胞的核酸分析

我们采用荧光显微术分析了慢性精神分裂症患者外周血白细胞内DNA和RNA的变化,现将初步结果报告如下: 材料和方法:我们共观察正常人和慢性精     

氟化物纳米晶体中Tm3+对Eu3+的荧光增强效

采用水热-烧结法制备了性能良好的Eu³⁺ /Tm³⁺共掺LaF₃和LaOF 纳米晶体. 在波长为532 nm的激光激发下, 实现了共掺样品中Tm³⁺对Eu³⁺的荧光增强效应. 结果发现, 当三价稀土离子Tm³⁺作为敏化剂被共掺到LaF₃:Eu³⁺和LaOF:Eu³⁺纳米晶体中时, 掺杂 Eu³⁺的荧光发射得到了显著的增强, 其增强倍数与Tm³⁺离子的浓度密切相关. 与单掺 Eu³⁺离子的LaOF:Eu³⁺纳米晶体相比较, Tm³⁺离子的掺入可使氟化物纳米晶体中原本已经很强的⁵D₀→⁷F₂(612 nm)红色荧光辐射又增强了一个数量级, 从而获得拥有良好颜色纯度和极高辐射强度的红色荧光纳米材料. 依据实验观测结果和晶体结构对称性特点, 研究了共掺体系中荧光增强的产生机理以及局域对称性变化对于荧光强度的影响.     

科学与艺术之美——海洋浮游生物

在阳光能透过的上层海洋，每一滴海水里都生活着数以千计的单细胞浮游生物。它们每一个只有一颗沙子那么大，其中有许多还长着矿物质地的壳，玲珑剔透、千姿百态、美不胜收……可惜我们“肉眼凡胎”不能看见，只有在显微镜、尤其是电子显微镜下，才能一睹这大自然造就的“工艺品”。     

本期专题简介

正作为科学界最重要的一个奖项,每年的诺贝尔奖都吸引了众人的关注。2014年诺贝尔奖在自然科学方面的获奖成果分别为"研制出超分辨率荧光显微镜""发现构成大脑定位系统的细胞""发明了高效蓝光二极管"。这些成果或突破光学显微镜的极限,拓展了人类的认识渠道;或发现动物导航系统的神经机制,解析出了生命的奥秘;或发明了高效蓝光二极管,为人类带     

跨膜Ca~(2 )梯差与巨噬细胞源性泡沫细胞的形成和凋亡——动脉粥样硬化细胞分子机理的探讨

本实验室对人工膜体系的系统研究[1]表明,一个合适的跨膜Ｃａ2 梯差对于膜蛋白的构象与功能具有重要的调节作用.那么,在活细胞天然膜体系中,特别是在不同生理或病理条件下,跨膜Ｃａ2 梯差又会发生什么变化?为此,我们以Ｃ57ＢＬ/6Ｊ小鼠巨噬细胞为对象,应用激光共聚焦、流式细胞等技术和多种荧光探剂,系统地研究了动脉粥样硬化的关键环节,即巨噬细胞源性泡沫细胞的形成与凋亡过程中跨膜Ｃａ2 梯差的变化及其特征.1　跨膜Ｃａ2 梯差的维持和变化与Ｃａ2 振荡和空间Ｃａ2 梯差是相互紧密联系的事件[2]　　在单细胞水平上,用多种Ｃａ2 荧光探剂…     

“奇异动物”毛发的血型物质及角蛋白等电聚焦谱分析

近年来,我国“野人”考察研究工作已引起了国内外的关注。已有不少实验室用光学显微镜、扫描和射透电镜、质子X荧光技术、SDS     

激光显微镜

激光显微镜是1980年研制成功的一种新型仪器,其光源是利用氩激光器发出的那种单色性极好的光,而用光通信用的石英玻璃纤维把激光导入显微镜。激光到达显微镜以前要通过一个称为动态式混合器(DMM)的装置,使光的分布均匀。被观察样品在激光照射下,可以发出荧光、磷光、喇曼散射光、共振喇曼散射光。激光显微镜就是观察样品发出的这些光像。另一方面,激光显微镜也能观察透过样品的光像,称为透过型激光显微镜。利用激光显微镜还能观察激光引起的光化学反应,称为反应型激光显微镜。由于激光显微镜有很多优点,所以目前已得到多方面的应用,主要是用在医学、生     

共发光现象的研究——Sm-Lu-TTA-phen-Triton X-100荧光体系的研究及其分析应用

Sm-2-噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)-邻菲啰啉(phem)-苯萃取体系已有文献报道,但灵敏度低,线性范围窄,且采用有机溶剂,操作麻烦,污染环境。利用非离子表面活性剂的增溶,增敏效应可以直接测定钐且灵敏度有所提高。我们在研究Sm-TTA-phen-TritonX-100等荧光体系时进一步发现,在上述等荧光体系中加入某些特定的稀土离子,有明显的荧光增强效应,我们将这种效应暂命名为共发光效应。本文详细研究了Lu~(3+)浓度及其它因素对共发光效应的影响。最佳形成条件为Lu~(3+)浓度:2.5×10~(-5)mol/dm~3;pH值6.1—7.3;TTA浓     

DNA编码荧光实现细胞内RNA高通量成像

正单细胞RNA分析方法是单细胞生物学发展的基石.构建能够高通量获取细胞RNA表达水平、序列及空间分布等信息的单细胞RNA分析方法是目前单细胞分析领域面临的巨大挑战.近日,清华大学化学系李景虹课题组[1]在Chem上发表了题为"DNA-Sequence-encoded rolling circle amplicon for single-cell RNA imaging"的研究论文,提出了一种基于核酸序列信息编码的原位扩增标记方法,实现了细胞内单分子、单碱基分辨及高通量的原位RNA成像,并利用该技术研究了乳腺癌发生相关基因的表达.     

微生物与人类

<正>微生物学发展及作用微生物学一般定义为研究肉眼难以看清微小生物生命活动的科学。这些微小生物包括:无细胞结构不能独立生活的病毒、细菌、真菌、单细胞藻类、原生动物等。目前已知生物种类有200万,虽