要讓微觀熒光“訴說"其壽命信息,關(guān)鍵在于用一束精準(zhǔn)的高速脈沖光去“提問",并精確記錄熒光“回答"的衰減過程。CCS的FOLS高速脈沖光源系列(特別是FOLS-11、FOLS-12),正是這樣一位出色的“提問者",它通過提供納秒至皮秒級的超短、可控光脈沖,成為了熒光壽命成像(FLIM)等前沿生命科學(xué)研究不可少的核心工具。
下表清晰對比了在該領(lǐng)域扮演關(guān)鍵角色的幾款FOLS脈沖光源:
| 型號 | 核心發(fā)光元件 | 脈沖寬度 | 關(guān)鍵特點(diǎn) | 在生命科學(xué)研究中的核心角色 |
|---|---|---|---|---|
| FOLS-11 | 激光二極管(LD) | 納秒級 (上升時(shí)間~5ns) | 高重復(fù)頻率(>30MHz),波長穩(wěn)定 | 主流FLIM的“標(biāo)準(zhǔn)脈沖源",適用于大多數(shù)細(xì)胞與組織的熒光壽命測量。 |
| FOLS-12 | 激光二極管(LD) | 皮秒級 (典型~500ps) | 超短脈沖,高時(shí)間分辨率 | 超高分辨率FLIM的“利器",用于分辨極快的熒光衰減過程或復(fù)雜多指數(shù)衰減。 |
| FOLS-10 | 高輸出LED | 納秒級 (上升時(shí)間~30ns) | 性價(jià)比高,波長范圍廣 | 入門級或特定熒光探針的激發(fā)源,適用于對時(shí)間分辨率要求相對寬松的場景。 |
| FOLS-03 | 激光二極管(LD) | 連續(xù)光/可外調(diào)制 | 高功率連續(xù)輸出,穩(wěn)定性佳 | 通常不作為脈沖源,但其穩(wěn)定單色光是光漂白后恢復(fù)(FRAP)等需要強(qiáng)連續(xù)光技術(shù)的理想選擇。 |
這些光源的價(jià)值,通過一套精密的“激發(fā)-探測"流程來實(shí)現(xiàn):
精準(zhǔn)激發(fā):FOLS-11/12發(fā)射出一個(gè)極短(如納秒量級)的光脈沖,精準(zhǔn)地激發(fā)樣品中的熒光分子。
采集衰減曲線:高靈敏探測器記錄下熒光被激發(fā)后,其強(qiáng)度隨時(shí)間呈指數(shù)衰減的完整曲線。
解讀壽命信息:通過數(shù)學(xué)模型(如指數(shù)擬合)分析這條衰減曲線,即可精確計(jì)算出熒光壽命(τ)——這個(gè)參數(shù)對分子所處的微環(huán)境(如pH值、離子濃度、溫度)極其敏感,而對其濃度不敏感。
正是這一特性,帶來了傳統(tǒng)熒光強(qiáng)度成像不法比擬的研究優(yōu)勢:
去除定量干擾:無需擔(dān)心染料濃度、光路損耗或激發(fā)光強(qiáng)度波動對定量結(jié)果的影響,測量更直接、更可靠。
繪制分子微環(huán)境圖譜:能夠直觀地在細(xì)胞或組織內(nèi)可視化pH、鈣離子濃度、氧含量等生理參數(shù)的空間分布圖。
識別分子相互作用:當(dāng)發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)時(shí),供體熒光壽命會顯著縮短。因此,F(xiàn)LIM是檢測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用、分子間距的“金標(biāo)準(zhǔn)"技術(shù)。
分辨多組分系統(tǒng):在復(fù)雜的生物體系中,可以解析并分離出不同壽命組分,從而區(qū)分結(jié)合/未結(jié)合狀態(tài)的探針,或不同種類的自發(fā)熒光物質(zhì)。
基于上述優(yōu)勢,F(xiàn)OLS高速脈沖光源正在推動多個(gè)前沿領(lǐng)域的發(fā)展:
癌癥研究與代謝監(jiān)控:通過監(jiān)測與細(xì)胞代謝狀態(tài)密切相關(guān)的NAD(P)H等內(nèi)源性熒光團(tuán)的壽命,無需標(biāo)記即可區(qū)分正常細(xì)胞與癌變細(xì)胞,評估腫瘤代謝活性。
神經(jīng)科學(xué):利用對鈣離子濃度敏感的熒光探針(如GCaMP),通過FLIM不僅可監(jiān)測神經(jīng)元鈣火花,其壽命信息還能提供更穩(wěn)定的定量數(shù)據(jù)。
藥物篩選與開發(fā):在基于FRET的高通量藥物篩選中,F(xiàn)LIM能更穩(wěn)定、可靠地檢測藥物分子是否影響了靶蛋白間的相互作用。
總而言之,CCS FOLS高速脈沖光源(尤其是FOLS-11和FOLS-12)通過提供時(shí)間尺度精確可控的“光學(xué)標(biāo)尺",將熒光從一個(gè)單純的“亮度信號"轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓瑒討B(tài)信息的“分子時(shí)鐘"。它不僅讓研究人員能夠“看到"生物分子的位置,更能“聽清"它們所處的環(huán)境狀態(tài)與相互作用故事,極大地推動了生命科學(xué)研究從靜態(tài)觀察向動態(tài)、定量分析邁進(jìn)。