活细胞钙离子浓度荧光显微检测系统研制

摘要

钙离子作为细胞内重要的第二信使,调控着许多细胞生理活动.而荧光显微技术由于其响应时间短且对细胞无毒害作用的特点,极适合于活细胞钙离子浓度测量.因此活细胞钙离子浓度荧光显微检测系统的研制,对生理学及生物学研究均有重要意义,它为观察细胞内部活动打开了一个新的窗口.本文的主要工作是研制活细胞钙离子浓度荧光显微检测系统.该系统的工作原理如下:氙灯发射的光线被椭球面镜聚焦后以衍射光栅分光,而后通过光导、双路耦合聚光系统和物镜将单色光导入样本平面以激发细胞中的钙离子荧光探针发出荧光,最后用光电倍增管检测荧光信号.本文的主要研究内容可分为如下四个部分:第一部分论述了单色激发光源的原理与结构.其光学系统的关键部件使用了椭球面镜,而不是国外同类产品常用的昂贵的环面镜.第二部分论述了双路耦合聚光系统的设计.为保证足够的透过率和样本平面上的优化均匀照明,设计了适配的耦合镜结构,进行了仔细的象差校正并利用二色分光镜实现入射光的合适光能配比.第三部分论述了微弱荧光传感系统,其中包括了可调放大器和滤波器.最后一部分论述了系统的安装过程与调试策略,并给出了使用该系统测定的高钾去极化刺激下PC12细胞(大鼠嗜铬细胞瘤细胞)内钙离子浓度变化的动态特性曲线.

目录

文摘

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1绪论

1.1课题的来源及意义

1.2荧光显微检测技术原理

1.3活细胞钙离子浓度测量和光解释放技术

1.4系统基本结构

1.5全文主要内容

2激发光源设计

2.1引言

2.2灯管的选择

2.3分光元件的选择

2.4聚光光路的设计

2.5小结

3双路耦合聚光系统设计

3.1引言

3.2耦合系统输出光功率下限的估算

3.3耦合系统光学设计

3.4机械设计

3.5实验结果

3.6小结

4荧光传感系统设计

4.1引言

4.2传感器的选择及特性

4.3滤波器结构选取

4.4贝赛尔滤波器设计

4.5电路实现

4.6小结

5系统安装、调试及在实验中的应用

5.1引言

5.2系统的安装与调试

5.3高K+刺激对PC12细胞[Ca2+]i的影响

5.4小结

6结论与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利

附录2主要符号与缩略词表