新型快速荧光动态图像摄录与处理分析系统及其对活细胞的应用研究

论文摘要

随着人们对生物机体认识的不断深入，获得生物体内细胞及分子的动态信息已成为生物医学领域研究的热点方向。特异性结合技术使得荧光染料和荧光探针可以从亚细胞及分子水平层次对样品成像并进行有关分析，通过检测样品的动态荧光信号可以为生物体的细胞及分子水平的生理活动以及疾病的生物学和医学机制提供重要依据， 为了满足生物医学尤其是活细胞荧光动态摄录的要求，本文以合适的数码相机图像摄录模块作为成像器件，并结合光电传感技术、数字信号处理技术、信息存储技术、计算机硬件技术、计算机软件技术，研究制作了一采用CCD成像芯片、基于计算机系统操控的、具有较高性价比、较高空间分辨率和时间分辨率的、接口简单的快速荧光动态图像系统。该系统不仅可以用于荧光显微镜，还可以通过模块重组完成其它微弱信号的检测。经验证及应用，所研制出的快速荧光动态图像摄录与处理分析系统性能指标达到如下要求： 1．图像静态分辨率达600万像素； 2．具有检测生物样品荧光信号的成像灵敏度； 3．可以拍摄并保存动态短片，且在600×800分辨率的情况可达＞50fps摄录速度和帧率； 4．可以实时观测预览生物样品的图像信号； 5．可以调整所观测图像的对比度、饱和度、白平衡等参数； 6．可调整拍摄模式和拍摄方式； 7．可调节选择所记录的静态图像的分辨率大小及所记录的片断的时间长短与帧率、分辨率和帧率： 8．采用USB2.0接口与计算机相接，使接口灵活、简单且具有广泛使用性。 在研制出此快速荧光动态摄录与分析系统基础上，我们还研究了对活细胞有关感兴趣分子及基团作荧光标记的技术与方法，并实施了对红细胞采用FITC-SNA和量子点标记其表面电荷。此外，还研究了荧光标记对细胞生命状态

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 新型快速荧光动态成像系统研制的意义
• 1.2 荧光动态成像系统的现状及存在问题
• 1.3 本论文的主要研究内容和结构安排
• 第二章 荧光动态图像系统的工作原理及组成分析
• 2.1 荧光动态图像分析系统的基本结构
• 2.2 荧光动态图像分析系统的工作原理
• 2.3 相关硬件技术的发展现状与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 新型快速荧光动态图像分析系统的设计与制作
• 3.1 系统硬件设计
• 3.2 系统软件设计
• 3.3 系统检验及其结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 对细胞有关生命过程荧光动态图像的分析研究
• 4.1 研究红细胞表面电荷的意义与现状
• 4.2 红细胞膜表面电荷的测定方法
• 4.3 红细胞表面电荷的荧光标记
• 4.4 材料与方法
• 4.5 实验结果
• 4.6 讨论
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 系统电路图