基于直接波前探测的深层动态自适应双光子荧光显微成像研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31901073
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    邵丽娜
  • 依托单位：
    中国科学院长春应用化学研究所
  • 学科分类：
    C2106.应用生物技术
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Two-photon fluorescence microscopy has been widely used in the field of life sciences for three-dimensional imaging observation of deep tissues in vivo due to its advantages of large penetration depth, low phototoxicity and low photobleaching. Adaptive optics can overcome the influence of wavefront distortion caused by inhomogeneous refractive index distribution on imaging resolution. The current adaptive two-photon microscopy technology based on point scanning and isohalo exposure can solve the problem of low wavefront detection energy for fluorescent targets, but the imaging resolution for deeper biological tissues is still low. This project will intend to improve the accuracy and sensitivity of wavefront distortion detection by establishing a division mechanism of the isoplanatic region and improving the centroid detection algorithm of Hartmann wavefront detector for extended targets, and by automatically controlling the gain of EMCCD. The Optimized adaptive optics technology will make the resolution of two-photon microscopic imaging system close to the diffraction limit, and makes the imaging depth from the current micron level to the millimeter level. The research results of this project will have important scientific and applied value for basic research in the field of life science.
双光子荧光显微技术以其大穿透深度、低光毒性、低光漂白等优点而被广泛应用于生命科学领域进行活体的深层组织三维成像观察。自适应光学技术可以克服生物组织折射率分布不均匀导致的波前畸变对成像分辨率影响。当前的基于点扫描和等晕区曝光的自适应双光子显微成像技术很好的解决了荧光目标的波前探测能量低问题，但是对于深层生物组织的成像分辨率仍然较低。本项目拟通过建立等晕区划分机制和扩展目标的波前探测技术，以及通过探测器自动增益调整技术来提高波前畸变探测精度和灵敏度，从而提高自适应光学校正精度，使得双光子显微成像系统分辨率接近衍射极限的同时其成像深度由目前的微米级提升到毫米量级。本项目研究成果对于生命科学领域进行基础研究具有重要的科学及应用价值。

结项摘要

双光子荧光显微技术以其大穿透深度、低光毒性、低光漂白等优点而被广泛应用于生命科学领域进行活体的深层组织三维成像观察。自适应光学技术可以克服生物组织折射率分布不均匀导致的波前畸变对成像分辨率影响。当前的基于点扫描和等晕区曝光的自适应双光子显微成像技术很好的解决了荧光目标的波前探测能量低问题，但是对于深层生物组织的成像分辨率仍然较低。本项目通过组织像差模拟建立波前探测平台，进而建立等晕区划分机制和扩展目标的波前探测技术，提高波前畸变探测精度和灵敏度。本项目研究成果对于生命科学领域进行基础研究具有重要的科学及应用价值。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
Simulation analysis and comparison of the effects of aberrations on multiphoton fluorescent light sheets
像差对多光子荧光灯片影响的仿真分析与比较
  • DOI：
    10.1016/j.rse.2020.112122
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Sun Wenqiang;Li Nan;Zhang Caihua;Mu Quanquan;Zhang Xingyun;Yang Chengliang;Peng Zenghui;Diao Zhihui;Xuan Li;Shao Lina
  • 通讯作者：
    Shao Lina
Preparation and characteristic analysis of nanofacula array
纳米光斑阵列的制备及特性分析
  • DOI：
    10.1038/s41598-021-01637-0
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Scientific Reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Lina Shao;Xin Tian;Shengxiang Ji;Hongda Wang;Yan Shi
  • 通讯作者：
    Yan Shi
High-resolution 3D Fourier ptychographic reconstruction using a hemispherical illumination source with multiplexed-coded strategy
使用半球形照明源和多路复用编码策略进行高分辨率 3D 傅里叶叠层重建
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Biomedical Optics Express
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    M. Sun;L. Shao;J. Zhang;Y. Zhu;P. Wu;Y. Wang;Z. Diao;Q. Mu;D. Li;H. Wang;L. Xuan
  • 通讯作者：
    L. Xuan
Double-flow convolutional neural network for rapid large field of view Fourier ptychographic reconstruction
用于快速大视场傅里叶叠层重建的双流卷积神经网络
  • DOI：
    10.1002/jbio.202000444
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Biophotonics
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Sun Minglu;Shao Lina;Zhu Youqiang;Zhang Yuxi;Wang Shaoxin;Wang Yukun;Diao Zhihui;Li Dayu;Mu Quanquan;Xuan Li
  • 通讯作者：
    Xuan Li

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其他文献

异构无线网络中基于强化学习的频谱管理算法
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    西安电子科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张文柱;邵丽娜
  • 通讯作者：
    邵丽娜
Immune responses of mice inoculated with recombinant Lactobacillus plantarum NC8 expressing the fusion gene HA2 and 3M2e of the influenza virusand protection against different subtypes of influenza virus
表达流感病毒融合基因HA2和3M2e的重组植物乳杆菌NC8接种小鼠的免疫反应及对不同亚型流感病毒的保护作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Virus Research
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    冯博;杨文涛;Seria MasoleShonyela;晋玉北;黄科谚;邵丽娜;王聪;李琼燕;姜延龙;黄海斌;石春卫;王建忠;康元环;杨桂连;王春凤
  • 通讯作者：
    王春凤
The association between markers of liver injury and clinical outcomes in patients with COVID-19 in Wuhan
武汉市 COVID-19 患者肝损伤标志物与临床结果的相关性
  • DOI：
    10.1016/j.gca.2022.02.011
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Alimentary Pharmacology and Therapeutics
  • 影响因子：
    7.6
  • 作者：
    黄海军;陈闪闪;黎虹;周贤龙;戴伊宁;吴嘉;张骏;邵丽娜;严蓉;汪明珊;王佳峰;屠越兴;葛明华
  • 通讯作者：
    葛明华
牙髓卟啉单胞菌脂多糖对小鼠成骨细胞表达MIP-1α的影响
  • DOI：
    10.19439/j.sjos.2017.03.006
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    上海口腔医学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李晓琳;于雅琼;仇丽鸿;郭佳杰;邵丽娜;王丝墨;杨谛
  • 通讯作者：
    杨谛
Reg IV, a differentially expressed gene in colorectal adenoma
Reg IV，结直肠腺瘤中的差异表达基因
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2003
  • 期刊：
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张宇伟;来茂德;谷雪梅;罗敏捷;邵丽娜
  • 通讯作者：
    邵丽娜

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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]
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