新型上转换纳米探针光控发光损耗机理及其类STED超分辨成像

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61675071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0511.生物、医学光学与光子学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

With the rapid development of science and technology, the spatial resolution of the traditional optical microscope cannot satisfy the requirement of biomedical and life science research any more. As an important modality of super-resolution imaging techniques, Stimulated Emission Depletion (STED) microscopy can optically break the diffraction limit and has been widely applied in different areas, with the advantages of rapid imaging (without reconstruction process) as well as the ultrahigh lateral resolution. However, the following problems need to be addressed for the future development of STED, including small penetration depth (induced by short wavelength and large scattering), annoying photobleaching of STED probes, limited sensitivity caused by overfiltering the fluorescence signals due to the spectral overlap of the wavelengths of two employed lasers and the fluorescence spectrum...This project/proposal will be based on lanthanide-ions luminescent theory and clarify the effective optical depletion mechanisms of upconverting luminescence. By establishing high efficient optical depletion schemes, we will design and synthesize controllable novel upconverting probes for STED-like multiphoton microscopy, which would be demonstrated using two relatively long wavelength lasers. We will also construct multi-photon super-resolution microscopy system with ultrahigh resolution and large imaging depth. As lasers and luminescence will be separated, full luminescence spectrum will be realized. By using lasers centered at NIR-II region, sub-100-nm resolution would be obtained in the large depth of brain-like tissue. Meanwhile, long standing continuously microscopic imaging could be realized by taking the advantage of non-photobleaching property. Aiming for solving the above three issues, this project/proposal will be highly of significance for both the advance of STED technique and further development of UCNPs’ optical biomedical applications.
科学发展迅速,传统光学显微镜分辨率已无法满足生物医学等领域的需求。作为超分辨技术之一,受激发射损耗显微术STED从光学上打破衍射极限,有成像速度快、横向分辨率高等优势,适用范围广。但STED技术的发展遇到一些瓶颈:①短波长激光散射大,成像深度低;②常见STED荧光探针有光漂白;③双激光都与荧光光谱重叠,滤光导致荧光光谱成分牺牲,限制灵敏度。这些问题都有待解决。..本项目拟将基于稀土离子发光等理论,研究阐明光控上转换发光损耗机理,建立高效光控损耗方案,构筑新型上转换探针UCNPs实现双长波长激光的类STED成像,可控制备相应UCNPs;搭建多光子、高分辨率、大深度的超分辨成像系统;光谱不重叠,实现全荧光光谱检测;用光学窗口II区激光对脑样组织实现大深度、超分辨成像;零光漂白实现长时间持续成像。本项目将攻克三大瓶颈,对STED技术的发展意义重大,也必将推动UCNPs在生物医学应用中的长足发展。

结项摘要

科学发展迅速,传统光学显微镜分辨率已无法满足生物医学等领域的需求。作为超分辨技术之一,受激发射损耗显微术STED从打破光学衍射极限,成像速度快,横向分辨率高,适用范围广。但STED技术的发展遇到一些瓶颈,比如激光光强过大,荧光探针光漂白,灵敏度受限等。.本项目以理论为基础以实验为手段,围绕上述问题开展了系列研究并取得诸多进展。主要包括:⑴建立全新的基于离子间强交叉驰豫的高效受激发射荧光损耗机理(Nat. Commun, 2017, 8, 1058);⑵搭建了上转换超分辨系统,较传统STED将功率降低了2个数量级,并标记细胞骨架微丝结构,首次实现实时无光漂白光闪烁现象的上转换超分辨生物成像(Nat. Commun, 2017, 8, 1058);⑶面向高速度上转换超分辨成像,对上转换荧光非稳态过程建立理论模型,阐明了敏化过程、能量传递效率等影响寿命长短的作用机理,理论指导如何缩短寿命(Nanoscale 2019, 11, 4959-4969)。基于此,通过引入敏化离子高浓度团簇,将寿命缩短至原来1/5,实现了10微秒/像素的快速超分辨成像(Nanoscale 2019, 11, 1563-1569);⑷利用上转换超饱和特性对空心光半高宽的收缩作用,实现了单激光器的上超分辨成像(Opt. Express 2017, 30885)。构建了激发正交的上转换探针,通过双光束激发检测双通道,实现单次扫描超分辨成像 (Nanoscale 2018, 10, 21025);⑸为提高超分辨成像信噪比,研究发现分子振动多阶谐振耦合导致的能量损耗,为增强探针亮度提供新的理论基础;发展了选择性加热原子的激光退火技术,使单颗粒发光增强高达484倍(ACS Nano 2018, 12, 10572);⑹基于对上转换发光的偏振性能的研究,探索稀土掺杂微晶阵列的各向异性(Small 2019, 15, 1904298);设计与制备UCNPs和AuNP组成的超晶格结构,实现发光调制(Small 2020, 16, 2066);⑺开发一种STED超分辨图像背景噪声差分抑制方法(发明专利:CN111474150A)。综上,本项目所取得的进展成果,对上转换荧光探针应用具有重要意义,推动了STED技术在生物医学应用中的长足发展。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(2)
专利数量(11)
Acid-assisted hydrothermal synthesis of red fluorescent carbon dots for sensitive detection of Fe(III)
酸辅助水热合成红色荧光碳点用于灵敏检测 Fe(III)
  • DOI:
    10.1039/c7ra06223k
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Tan, Chunlin;Su, Xiuya;He, Sailing
  • 通讯作者:
    He, Sailing
Design for Brighter Photon Upconversion Emissions via Energy Level Overlap of Lanthanide Ions
通过稀土离子能级重叠设计更亮的光子上转换发射
  • DOI:
    10.1021/acsnano.8b04988
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Cheng, Xingwen;Ge, Huan;Huang, Ling
  • 通讯作者:
    Huang, Ling
Two cubane-type Ln(4)(OH)(4) compounds derived from tridentate ligand 8-hydroxyquinoline: Synthesis, structures, one/two-photon luminescence and magnetism
三齿配体8-羟基喹啉衍生的两种立方烷型Ln(4)(OH)(4)化合物:合成、结构、单/双光子发光和磁性
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2018.02.004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Li Zongzhi;Gao Liang;Wang Songying;Ji Shaomin;Tan Jihua;Peng Xingyun;Zhan Qiuqiang;Huo Yanping
  • 通讯作者:
    Huo Yanping
Non-bleaching fluorescence emission difference microscopy using single 808-nm laser excited red upconversion emission
使用单 808 nm 激光激发红色上转换发射的非漂白荧光发射差异显微镜
  • DOI:
    10.1364/oe.25.030885
  • 发表时间:
    2017-12-11
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wu, Qiusheng;Huang, Bingru;Zhan, Qiuqiang
  • 通讯作者:
    Zhan, Qiuqiang
Anisotropic Excitation Polarization Response from a Single White Light-Emitting beta-NaYF4:Yb3+,Pr3+ Microcrystal
单个白光发射 β-NaYF4:Yb3 ,Pr3 微晶的各向异性激发偏振响应
  • DOI:
    10.1002/smll.201904298
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Yang D;an;Peng Zixing;Zhan Qiuqiang;Huang Xiongjian;Peng Xingyun;Guo Xin;Dong Guoping;Qiu Jianrong
  • 通讯作者:
    Qiu Jianrong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

詹求强的其他基金

长时程超高时空分辨率活细胞动态成像与关联光谱解析
  • 批准号:
    62335008
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    232 万元
  • 项目类别:
    重点项目
基于Nd3+敏化纳米晶的上转换生物成像与光热治疗及光学量效研究
  • 批准号:
    61405062
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码