本检测详细介绍了全内反射荧光检测技术。本检测首先阐述了该技术的基本原理,即利用全内反射产生的隐失波激发样品表面数百纳米范围内的荧光分子,从而实现高信噪比、低背景的界面特异性成像与检测。随后,本检测从检测项目、检测范围、检测方法和检测仪器设备四个维度,系统梳理了该技术的核心应用领域、可分析对象、具体操作手段以及关键硬件构成,为读者全面理解这一前沿光学检测技术提供了详实的参考。

核心优势

检测中心实验室配备国内外的前沿分析检测设备,检测报告获得CNAS、CMA双重认证,国际互认。

检测流程

1 需求沟通
2 方案定制
3 取样/送检
4 实验检测
5 数据分析
6 出具报告

检测项目

生物分子相互作用动力学:实时监测蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸、受体-配体等生物分子在界面处的结合与解离过程,获取动力学参数。

单分子荧光成像与分析:对单个荧光标记的生物分子(如酶、DNA、RNA)进行实时观察,研究其构象变化、运动及化学反应。

细胞膜结构与动力学:研究活细胞质膜上脂筏、膜蛋白的分布、扩散系数、聚集状态及跨膜运动。

病毒与细胞膜融合过程:实时可视化病毒颗粒与细胞膜接触、融合并释放遗传物质进入细胞的动态过程。

细胞粘附与铺展:监测细胞在基底材料上的初始粘附、伪足伸展及整体铺展的实时动态变化。

囊泡运输与胞吐作用:观察细胞内荧光标记的囊泡向细胞膜的运输及其与质膜融合释放内容物的胞吐事件。

信号转导通路激活:通过监测信号分子(如钙离子、第二信使)或蛋白激酶在细胞膜附近的募集与活动,研究信号通路的启动。

DNA复制与修复复合物组装:在模型基底上重构DNA相关过程,实时观察参与复制、修复的蛋白复合物在DNA模板上的组装与工作机理。

药物靶点结合筛选:将药物靶点分子固定于传感表面,高通量筛选能与靶点特异性结合的候选药物分子。

纳米粒子与生物界面相互作用:研究工程化纳米颗粒(如药物载体)与细胞膜或模型生物膜之间的相互作用、内吞路径及潜在毒性。

检测范围

固体/液体界面:主要检测发生在盖玻片(或特定传感器表面)与缓冲液或细胞培养液接触的极薄界面层(通常<200 nm)内的物理化学事件。

活细胞底部质膜:对贴壁生长细胞的底部质膜及紧邻质膜的胞浆区域(约100-200 nm)进行选择性成像,极大降低细胞内部荧光的干扰。

固定化生物分子层:检测通过化学方法固定在传感器表面的蛋白质、DNA、多糖或脂质双层等生物分子层及其相互作用。

脂质双分子层模型膜:包括支撑脂双层(SLB)和聚合物支撑膜等人工模型膜系统,用于模拟细胞膜环境进行研究。

单个病毒颗粒或细菌:检测尺寸在纳米至微米级的单个病毒粒子或细菌在界面处的行为,如吸附、移动和感染过程。

体外重构的生化反应体系:在界面上重构复杂的多组分生化反应途径,如转录复合体、凝血级联反应等,并实时监测其进程。

材料表面生物污染过程:观察蛋白质、细菌生物被膜等在医疗器械、船体涂层等材料表面的初始吸附和成膜过程。

微流控芯片通道内部:与微流控技术联用,对芯片微通道内特定位置发生的结合、反应或细胞行为进行高灵敏度检测。

近场光学区域:探测范围严格限制于因全内反射产生的隐失场穿透深度内,此区域外的样品信息不会被收集。

高通量多参数分析点阵:通过阵列式点样,可在一次实验中对多达数百个不同的相互作用对或条件进行平行检测。

检测方法

基于棱镜的TIRF:激光通过棱镜耦合进入盖玻片产生全内反射,激发光路和收集光路分离,系统稳定,易于实现多波长和光谱检测。

基于物镜的TIRF:激光经高数值孔径专用物镜高度会聚后,以大于临界角的角度照射样品界面产生全内反射,便于与常规显微镜整合,实现快速切换。

单色激光激发:使用单一波长激光激发一种或光谱可区分的多种荧光探针,方法简单,适用于大多数单目标或FRET实验。

多色交替激光激发:通过快速切换不同波长的激光(如488nm, 561nm, 640nm),实现对多种靶标分子的同时但分时成像与共定位分析。

全内反射荧光相关光谱:结合FCS技术,分析隐失场照射区域内荧光分子的涨落信号,获取浓度、扩散系数、化学反应速率等信息。

全内反射荧光漂白恢复:在TIRF成像区域内进行选择性光漂白,随后监测荧光恢复过程,定量分析膜蛋白或脂质的扩散动力学。

悬臂耦合全内反射荧光:与原子力显微镜联用,同时获取样品表面的荧光信息和纳米级力学信息,实现功能与结构的关联分析。

偏振全内反射荧光:利用偏振激光激发,通过分析发射荧光的偏振态来探测荧光分子的取向和旋转运动。

超分辨率全内反射荧光显微术:如TIRF-SIM或结合单分子定位的TIRF-PALM/STORM,突破衍射极限,实现界面处纳米尺度的结构解析。

光谱型全内反射检测:在成像的同时采集每个像素点的发射光谱,用于鉴别不同种类的荧光团或分析微环境变化。

检测仪器设备

TIRF专用倒置显微镜架:提供高度稳定的光学平台,通常配备透射光和落射荧光光路端口,便于集成TIRF模块和其他显微技术。

高数值孔径TIRF物镜:核心光学部件,数值孔径通常≥1.45,甚至达到1.7,专为产生高角度会聚光和高效收集隐失波激发的荧光而设计。

<强固体激光器或多线激光器:提供高强度、单色性好、光束质量高的激发光源,常用波长包括405nm, 488nm, 561nm, 640nm等。

<强激光耦合与光路引导系统:包括光纤、准直器、透镜组和反射镜等,用于将激光安全、高效地引导至显微镜并调节入射角度。

<强精确的角度调节机构:用于微调激光入射角以精确控制隐失场的穿透深度和强度,是实现高质量TIRF成像的关键机械部件。

<强高性能科学级EMCCD相机:具有极高的量子效率和极低的读出噪声,能在低光照条件下快速捕捉微弱的单分子荧光信号。

<强sCMOS相机:作为另一种选择,具有更大的视野和更高的帧速,适用于需要大范围、高速记录的动态过程成像。

<强多通道滤光片转轮或分光装置:用于选择特定波长的发射光并阻挡杂散光和激发光,实现多色荧光信号的分离与探测。

<强活细胞培养与环境控制系统:包括温控装置、CO2控制器和湿度维持模块,确保在长时间成像过程中活样品的生理活性。

<强高精度压电陶瓷载物台或纳米定位器:用于进行超精细的Z轴聚焦控制或样品扫描,在超分辨TIRF或三维成像中尤为重要。

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