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细胞成像技术与方法(二)

细胞(cell)是生物体的形态结构和生命活动的基本单位,是独立生存的生命实体,是展现活的生命状态全部特点的最小单位,是组成(构成)所有生命物质的基本单元。细胞是生命的缩影,它不仅体现了生命的多样性和统一性,更体现了生命的复杂性。它是以膜为界的一个小室,充满着生物分子,其浓度和组成的变化都决定着细胞的生存、繁殖、损伤和死亡。细胞成像(图像)分析目前已采用有如:荧光显微镜、共聚焦荧光显微镜、多光子荧光显微镜、全内射荧光显微镜、荧光寿命图像显微镜、近场扫描光学显微镜、荧光相关光谱显微镜、生物发光及化学发光显微镜、激光热透显微镜、质谱(动态二级离子质谱、TOS-SIMSMALDI-MS)、电子显微镜(扫描电镜及透射电镜)、共聚焦拉曼显微镜、同步加速器X-射线显微镜、扫描电化学显微镜、原子力显微镜、扫描坠道显微镜、荧光探针及其细胞成像等多种技术方法,它们在生命科学研究中都具有举足轻重的地位。

在这一期,我们以 “细胞成像技术与方法”为题,专门收集了近两年来有关方面的科技文献与资料并汇集成汇编提供给大家,希望对“细胞成像技术与方法”方面有兴趣的朋友和有意愿开发此类技术的朋友起到借鉴与参考作用。由于文献资料较多,我们将分三部分提供给大家。这是第二部分。

 

细胞成像技术与方法(二)

 

 

12超声斑点追踪成像技术评价冠心病患者PCI术前后左室心肌力学改变的临床研究

【作者】薛莉 王翠翠 杨先 王超 刘微 刘洪媛 李卫天

【机构】哈尔滨医科大学附属第四医院 心内科超声室

【文献出处】中国超声医学工程学会第十二届全国超声心动图学术会议

【摘要】目的:本研究旨在探讨应用斑点追踪成像(STI)技术评价冠心病患者PCI术前后左室心肌力学改变的临床研究. 方法:病变组和正常对照组各30,病变组选取冠心病患者(经冠状动脉造影证实为冠状动脉左前降支狭窄大于75,射血分数≥50),于狭窄处成功实施了PCI,分别记录PCI术前、术后1周、术后3个月的心尖四腔心切面、二腔心切面、左室三腔心切面及左室基底水平、乳头肌水平及心尖部水平左室短轴二维灰阶图像,应用STI技术应变软件测量各个节段的收缩期峰值纵向应变(LS)、径向应变(RS)及圆周应变(CS). 结果:与对照组比较,病例组PCI术前及术后1周各缺血心肌节段LSRSCS均减低(P0.05);PCI术前比较,PCI术后1周缺血心肌节段LSRSCS均减低,但无明显统计学差异(P0.05),术后3个月缺血心肌节段LSRSCS较术前有不同程度改善,差异有统计学意义(P0.05),但仍低于对照组,与对照组比较无统计学差异(P0.05);病例组PCI术后1周及3个月的左室射血分数较术前略有提高,但差异无统计学意义(P0.05).讨论:冠状动脉重度狭窄时可引起病变血管支配区域心肌血流量减少,心肌长期低血流灌注可引起一定程度的心肌纤维化,进而引起局部心肌形变能力下降,局部收缩功能减低.PCI术后3个月,各缺血心肌节段LSRSCS均较术前有不同程度的改善,这说明开通狭窄程度较重的冠状动脉可挽救处于低灌注状态的濒死心肌细胞,终止缺血损害与收缩功能障碍互为因果的循环,PCI术后3个月各缺血心肌节段LSRSCS虽较术前改善,但仍较对照组减低,说明可能是由于长期缺血心肌纤维化所致.本研究结果显示冠心病PCI术后1周及3个月的左室射血分数较术前略有提高,但差异无统计学意义,说明传统超声测得的心功能参数不能很好的反映缺血心肌节段PCI术前后左室收缩功能的变化,故本研究体现了STI技术对左室局部收缩功能检测的敏感性和优越性. 结论:STI技术可以客观评价PCI术前后左室缺血心肌力学改变,这是常规超声所不能比拟的.准确评价冠心病患者PCI术前后左室局部收缩功能改善情况,PCI疗效的判断提供了可靠的依据,具有重要的临床意义.

 

13气道内超声弹性成像技术在肺门纵隔淋巴结肿大诊断中的价值

【作者】钟永红 丁礼仁 徐浩 王云艳 高玉红 陈婷唐碧云 沈林峰 王凯

【机构】杭州市余杭区第一人民医院呼吸科 浙江大学医学院附属第二医院呼吸科

【文献出处】中华急诊医学杂志2019, 28(2)

【摘要】 肺癌是患病率和病死率最高的恶性肿瘤之一,常首先侵犯胸腔内的肺门及纵隔淋巴结,获取这些淋巴结标本进行病理学检查,对于确立诊断和分期至关重要[1].非小细胞肺癌分期的手段包括经支气管针吸活检术(transbronchial needle aspiration,TBNA)及纵隔镜手术等[2].与传统的方法相比,气道内超声实时引导下经支气管针吸活检(endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration,EBUS-TBNA),创伤小,可获得多组纵隔淋巴结标本,具备巨大的优势[3-5].

 

14荧光成像技术自动检测线索细胞的研究

【作者】张静  蒋莉  张丽芬  龙寿斌  张然蓉  蔡安季  

【机构】 广东省深圳市南山区人民医院 

【文献出处】《广东医科大学学报》 2018年03期

【摘要】目的探讨荧光成像技术自动检测细菌性阴道病样本中线索细胞的方法。方法采用双荧光染料对细菌性阴道病患者白带样本进行染色,获得样本中细胞荧光图像;利用分割法和数学形态学算法减少图像中噪音,计数线索细胞、正常上皮细胞和白细胞。比较自动计数与人工计数结果。结果 20组图像中线索细胞的自动计数结果与人工计数结果符合率为。结论 99.29%荧光成像技术自动检测线索细胞的方法比人工检测便捷、准确。

 

15细胞示踪技术研究概述

【作者】周陈清 黄浩 

【机构】 福建师范大学生命科学学院 福建省国家级生物学实验教学示范中心、福建省发育与神经生物学重点实验室

【文献出处】《生物学教学》2019 第8 |

【摘要】从胚胎发育开始,动物细胞就在不断地迁移、分化,以实现协调、稳定的生命活动。细胞示踪技术在细胞或亚细胞水平上,通过观察示踪细胞的活动,对动物活体实现动态观察。该技术对于研究细胞起源、了解组织器官发育过程以及探讨疾病的发生和发展机制都具有重要的意义,在医学、组织工程和发育生物学领域有着广泛的应用。本文对当前细胞示踪技术涉及的主要示踪标记物、标记方式和成像技术等的研究进展进行概述。

 

16高内涵成像分析系统在生化与细胞所的应用

【作者】韩帅  

【机构】中科院生化与细胞所 

【文献出处】《第十一届中国生命科学公共平台管理与发展研讨会摘要集》2018年

【摘要】生化与细胞所化学生物学平台是旨在服务于高通量筛选项目的技术平台,主要包括化合物筛选和功能基因组筛选两个方面。根据筛选体系的检测方法不同,主要分为基于读数的筛选体系以及基于成像的筛选体系两大类。高内涵技术对大量细胞进行同时成像和分析,从大量图像中得到细胞群体及个体的定量统计结果,在一个实验中可以同时使用多种荧光探针,大量细胞的多参数同时分析可以对复杂的细胞学机理和相互作用有更深入的理解。高内涵技术最初应用于药物筛选,随着技术的进步和发展,近年来在生命科学研究中得到了广泛的应用,包括细胞信号通路,肿瘤学,神经生物学,免疫学,传染病学,干细胞等领域。本报告将举例介绍高内涵成像分析系统在本技术平台的应用。根据分析目的及分析方法的不同,主要分为两部分:第一部分为高内涵的常规分析,包括荧光强度、定位、形态、spots分析等,案例包括蛋白泛素酶鉴定、ci RNA可变剪接调控因子鉴定、β-catenin出入核调控因子筛选、胆固醇摄取、胆固醇酯化分析等;第二部分为高内涵分析过程中涉及亚群划分及单细胞分析的案例,包括细胞瞬时转染体系内蛋白修饰水平调控分析、细胞周期分析、干细胞克隆形成分析、3D微组织分析、线粒体形态分析、单细胞蛋白核转位动态分析等。

 

17前列腺癌外周血循环肿瘤细胞新检测技术应用进展

【作者】史嫣 彭昭 刘柯岩 汪涛 

【机构】 郑州大学第一附属医院泌尿外科

【文献出处】《肿瘤研究与临床》2018 第11

【摘要】循环肿瘤细胞(CTC)是指从肿瘤原发灶和转移灶经过主动或被动方式入血并逃过了免疫杀伤而存活下来的肿瘤细胞。随着现代检测技术的不断发展,一些新的CTC检测分离技术包括Cell Search系统、Adna Test系统、高通量成像平台以及微流体芯片技术等在前列腺癌中的研究逐渐深入。文章就前列腺癌新检测技术的应用进展作一综述.

 

18荧光在循环肿瘤细胞鉴定中的应用

【作者】于华杰  韩露  欧洋  李胜  高德海

【机构】济南大学山东省医学科学院医学与生命科学学院 山东省医学科学院山东省药物研究院

【文献出处】国际肿瘤学杂志2018, 45(1)

【摘要】当前鉴定循环肿瘤细胞的方法很多,荧光在循环肿瘤细胞鉴定中有着广泛的应用。用含有荧光基团的抗体、探针和适体等标记循环肿瘤细胞,可以更直观地对被标记细胞进行观察和计数,细胞因子、CD45和荧光原位杂交等被广泛应用于各种循环肿瘤细胞相关试验的鉴定环节中。近年来人们探索了利用荧光探针直接鉴定循环肿瘤细胞的可行性,随着生物荧光探针和共聚焦显微镜光学切片成像技术的发展,未来有可能利用荧光探针直接鉴定循环肿瘤细胞。

 

19整合光散射信息的生物细胞相位成像系统

【作者】 季颖 傅爽 陶兆禾 梁敏捷 王亚伟

【机构】 江苏大学理学院  江苏大学机械工程学院

【文献出处】《激光与光电子学进展》2019 第9

【摘要】提出了一种可将光散射信息整合到干涉相位成像系统的设计方法。建立了均质细胞、单核细胞、双核细胞模型,通过分析样品的相位分布信息快速定量提取样品的形态特征,确定了样品的亚结构特征。通过红细胞和中性粒细胞实验,指出了结合散射信息的必要性和优势。研究结果验证了所提系统的可行性,并提出了改进方向。该系统结构简单、便于操作,为细胞形态结构特征的快速无损检测提供了参考。

 

20葡萄糖酸锌碳点对小鼠前成骨细胞生物学成像和促成骨作用的体外研究

【作者】孟阳  于维先  

【机构】《2018全国口腔生物医学学术年会论文汇编》2018

【文献出处】吉林大学口腔医学院牙周病科 吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室 

【摘要】目的:研究葡萄糖酸锌碳点(zinc gluconate-derived carbon dots,Zn-CDs)的生物活性,生物学成像和对小鼠前成骨细胞成骨向分化的影响。材料与方法:通过一步水热法合成葡萄糖酸锌碳点,并对其进行TEM、FT-IR、XPS、荧光光谱、紫外可见光吸收光谱表征。体外培养小鼠前成骨细胞系MC3T3-E1,使用MTT法评价碳点的细胞毒性,筛选适宜浓度。将细胞与碳点共培养后在激光共聚焦显微镜下观察细胞的成像特点。然后与不同浓度碳点(0、0.01、0.1、1、10、100μg. ml-1)浸提液共培养3,7和14天,q RT-PCR检测成骨相关基因mR NA表达以及碱性磷酸酶(ALP)活性。并培养21天通过茜素红染色检测矿化程度。结果:TEM结果表明成功合成5.25nm的碳点,FT-IR结果表明碳点的表面主要由羧基和羟基基团构成,XPS表明碳点的价键成分主要有C-C/C=C的碳核和C-O/C=O的表面基团,且表面富含锌离子Zn2+,荧光光谱表明碳点具有360nm紫外光激发,450nm蓝光发射的荧光性质,并表现激发波长依赖特性。MTT结果显示碳点浓度在100μg. ml-1以下,没有明显细胞毒性。荧光成像结果显示,MC3T3-E1细胞可以呈现蓝色、绿色和红色的荧光图像。qRT-PCR结果显示Runt相关转录因子2基因(Runx2)、碱性磷酸酶基因(ALP)、骨钙素(OC)和I型胶原蛋白(Col1)基因表达随碳点剂量的增加而增加,碱性磷酸酶活性也呈剂量依赖性。茜素红染色结果显示各浓度碳点钙结节量均比对照组多。结论:葡萄糖酸锌碳点生物活性好,具有生物成像和促进成骨作用的双重功能。

 

21快速、高效抗菌高分子材料研究

【作者】王树  

【机构】《2018(第3届)抗菌科学与技术论坛论文摘要集》2018

【文献出处】中国科学院化学研究所 

【摘要】正目前集识别、成像与治疗功能于一体的多功能生物医药体系有望成为重大疾病诊断与治疗的新策略。我们课题组的主要研究内容是设计合成新型有机共轭分子材料,并探索其在生物识别、细胞成像以及疾病治疗领域的新应用。设计合成了系列共轭聚合物荧光探针,研究了它们的生物相容性,筛选了三类具有较低细胞毒性的水溶性聚合物(聚芴、聚噻吩与聚苯撑乙烯)。设计构建了兼具细胞成像与抗菌、抗癌作用的共价连接卟啉基团的水溶性聚噻吩衍生物,光照下该体系产生活性氧,可有效的杀伤病原菌与肿瘤细胞,同时通过聚合物在细

 

22(NH4)2MoS4引导CdTe QDs自组装及光学性质调控和细胞成像

【作者】孙权洪 李智 马楠 

【机构】 苏州大学材料与化学化工学部 

【文献出处】《化学学报》2018 第1 

【摘要】报道了一种简易、快速调节量子点荧光波长的方法.以GSH为配体水热法合成了发射波长为540 nm左右的绿色荧光CdTe量子点,通过(NH_4)_2MoS_4在加热和常温条件下引导CdTe量子点进行自组装.加热条件下,15 min内可以使发射波长迅速的红移100 nm以上.常温条件下,在48 h内可以缓慢的引导CdTe量子点进行自组装,发射波长缓慢红移70 nm以上.利用对比实验验证了(NH_4)_2MoS_4中的MoS_4~(2-)对引导CdTe量子点自组装具有特异性,并且构建了一个合理的自组装体的结构单元模型.在细胞成像领域,该自组装体具有潜在的应用前景.

 

23高通量快速傅里叶叠层显微成像技术研究进展

【作者】潘安  姚保利  

【机构】 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室 中国科学院大学 山西大学极端光学协同创新中心 

【文献出处】《红外与激光工程》 2019年06

【摘要】傅里叶叠层显微术(Fourier ptychographic microscopy,FPM)是一极具前景的计算成像技术,它具有高分辨率、大视场、无标记和定量相位等优势。由于它灵活的系统、高对比度的成像结果、无需干涉装置和光源机械扫描部件,在数字病理学、体外细胞无标记观察和实时监测等方面得到了大量的研究和应用。文中主要介绍了FPM技术的系统误差校正方法、基于FPM的高通量显微成像和高速显微成像技术研究的基本原理、研究现状和最新进展,提出了目前面临的问题以及未来的发展趋势。

 

24靶向卵巢癌细胞荧光-磁共振双模态纳米探针的制备及细胞成像

【作者】 徐慧婷 倪建明 韩翠平 李菁菁 李薇 张追阳 徐凯

【机构】南京医科大学附属无锡第二医院核医学科 徐州医科大学附属医院影像科 

【文献出处】《中华核医学与分子影像杂志》2019 第4 

【摘要】目的构建靶向卵巢癌细胞的荧光-磁共振双模态纳米探针锰掺杂-碳量子点(Mn-CDs)@抗-人附睾蛋白4(HE4)单克隆抗体(Mn-CDs@Anti-HE4 mAb),探讨其用于荧光成像及MRI的潜能。方法先采用溶剂热法在150 ℃下制备Mn-CDs,检测其平均粒径、荧光成像性能及MRI性能。用新型四唑化合物(MTS)法检测Mn-CDs对人卵巢癌干细胞HO-8910及人脐静脉血管内皮细胞EA.hy926的细胞毒性。以缩合反应构建Mn-CDs@Anti-HE4 mAb,用紫外光谱进行表征,并进行细胞水平的荧光成像及MRI,评估其靶向性。采用单因素方差分析和最小显著差异t检验处理数据。结果制得球形Mn-CDs,粒径为(4.64±0.85) nm,最佳激发波长为360 nm,最大发射波长为440 nm,T1弛豫效率为(3.26±0.04) mmol·L^-1·s^-1。HO-8910细胞、EA.hy926细胞在不同质量浓度Mn-CDs作用下存活率差异均有统计学意义(F=1 947.509、260.174,均P<0.05);但Mn-CDs质量浓度在0~2.5 mg/ml时,对HO-8910细胞及EA.hy926细胞均无毒性(均P>0.05);而在3.0~4.5 mg/ml时,随着Mn-CDs质量浓度递增,2种细胞存活率均递减(P<0.05)。Mn-CDs@Anti-HE4 mAb在荧光成像及MRI中均能靶向识别HO-8910细胞。结论成功构建的Mn-CDs@Anti-HE4 mAb具有用于荧光成像、MRI的潜能及靶向识别能力,有可能为卵巢癌的早期诊断提供新手段。