[01320149]生物医学非线性光学显微成像

“生物医学非线性光学显微成像”项目利用在激光技术、超快宽谱弱光探测技术、显微成像技术、图像处理和生物荧光探针等各相关领域的最新成果,探索和发展了新型的具有超高灵敏度、高时空分辨率、低噪声和宽时间测量范围的光学结构和功能显微成像方法和仪器设备,在原始技术创新和集成创新方面取得了重要突破,为生命科学和医学特别是脑科学和癌症诊断等相关领域研究提供了重要手段,对推动生物医学发展有重大科学意义。 本项目在国家自然科学基金重点项目“光学功能成像原理与方法的研究（项目批准号：60138010）”和科学仪器专项基金项目“同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微成像系统研究（项目批准号：60627003）”以及自然科学基金青年基金项目“青年基金：基于二次谐波和双光子激发荧光的高空间分辨视网膜成像技术研究（项目批准号：60408011）”等资助下,针对生物医学研究中能够在原位实时测量活细胞内部的动态过程、能够无损在体测量活生物器官内部的形貌结构以及特定化学成分分布的各种结构和功能成像方法的迫切需求,课题组通过10多年的攻关研究,在国际上创造性地提出了光学多焦点多参量并行测量策略,首次提出了两维空间同时光谱分辨的技术,有效解决了生物荧光测量中的多组份问题;为了最大限度地利用并记录每一次双光子激发所产生的荧光的全部信息,首次提出了同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微（STSR-MMM）成像技术,通过对变像管电子光学系统、扫描电路和读出系统的特殊设计,开发出具有两维空间离散点扫描的高重复皮秒扫描相机,在此基础上,成功研制了基于高重复皮秒扫描相机的同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微成像系统样机,实现将不同光谱、不同时刻的信息以高的光谱和时间分辨率分别进行记录成像功能,其性能指标：对样品的最高空间分辨率260nm;对荧光寿命的时间分辨率6.5～600ps可调,时间量程1～60ns;光谱分辨率1.5～3nm;样品工作面积198×198m2。另外,为解决生物目标选择性快速成像需求,课题组还提出了具有生物目标选择功能的非线性光学显微成像技术,建立了具有寻址功能的多焦点多光子/二次谐波光学显微成像系统,而且具有不同光谱的荧光和二次谐波的同时测量功能。 该项目由深圳大学牛憨笨院士和屈军乐教授课题组主持完成,申报国家发明专利17项,授权发明专利8项,发表学术论文193篇,SCI收录论文65篇,SCI他引302次,出版了的学术专著1部（部分章节）,其研究成果已在美国纽约州立大学Buffalo分校、美国克莱姆森大学、大连理工大学和华南师范大学等单位试用,主要开展细胞周期进程、细胞凋亡、细胞粘滞性等活细胞动态过程研究以及荧光开关染料研发等方面获得成功应用。