叶绿体在作为微透镜、显微成像、荧光增强中的应用制造技术

本发明专利技术公开了叶绿体在作为微透镜、显微成像、荧光增强中的应用，本发明专利技术发现了叶绿体的聚光特性，将叶绿体用作微透镜使用，叶绿体制备方式简单，制备时长短，可批量获取；且叶绿体可从多种植物细胞中提取，可提取的范围广；叶绿体直径分布范围广，可满足不同实验需求。通过将叶绿体用作微透镜使用，可实现对各种微观结构的体外、体内显微成像；通过结合光镊技术，可实现对叶绿体的变焦，满足不同的成像要求，提高了叶绿体微透镜在光学成像和探测中的灵活性。而且，叶绿体为天然生物结构，以叶绿体作为微透镜显著提高了显微成像的生物兼容性。除了显微成像外，本发明专利技术还利用叶绿体实现了荧光信号的增强，为细胞内动态过程检测等提供了可能性。能性。

【技术实现步骤摘要】
叶绿体在作为微透镜、显微成像、荧光增强中的应用


[0001]本专利技术涉及光学
，特别涉及叶绿体在作为微透镜、显微成像、荧光增强中的应用。

技术介绍

[0002]光学微透镜具有可集成、小型化的优点，在光学成像与信号探测方面广泛应用。现有的固体微透镜折射率高，聚焦性能较好，然而存在移动距离有限，变焦困难等问题。液体微透镜变焦范围广，但存在液体蒸发，漏液等问题。液晶微透镜可通过改变外加的驱动电压使焦距范围发生改变，但由于外加电场的非均匀性，容易造成光学失真。这些微透镜的制备多为人工合成，制备工艺较为复杂，且具有较低的生物兼容性。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出叶绿体在微透镜中的应用，将叶绿体作为微透镜，容易变焦。
[0004]同时，本专利技术还将叶绿体应用于显微成像、荧光增强。
[0005]具体地，本专利技术采取如下的技术方案：
[0006]本专利技术的第一方面是提供叶绿体在作为微透镜中的应用。
[0007]叶绿体普遍呈球形或椭球形，其外膜由蛋白质和脂质构成，富有弹性，容易变形，从而实现变焦，可以作为微透镜使用，对显微结构进行放大成像。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述叶绿体的形状为球形或椭球形，当叶绿体为球形时，其粒径为3～10μm，优选4.5～9μm，进一步优选6～9μm。当叶绿体为椭球形时，其长短轴比为1～1.6，优选1～1.5，进一步优选1～1.25；短轴为3～10μm，优选4.5～9μm，进一步优选6～9μm。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述叶绿体来源于任何具有叶绿体结构的生物组织，例如轮叶黑藻叶子以及任意种类的高等植物叶子。在将叶绿体用作微透镜时，可以直接采用未经处理的生物组织，也可以从生物组织中提取得到叶绿体悬浮液。
[0010]本专利技术的第二方面是提供一种显微成像系统，所述显微成像系统包括叶绿体和第一凸透镜，所述第一凸透镜设置在叶绿体的聚焦方向上，且所述第一凸透镜的焦点位于距离所述叶绿体的一倍焦距以内的位置。
[0011]在本专利技术的显微成像系统中，叶绿体可以对样品进行初次放大，然后经第一凸透镜进行二次放大成像，形成放大正立的虚像。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述显微成像系统还包括第二凸透镜，所述第二凸透镜设置在所述第一凸透镜的聚焦方向上。通过第二凸透镜，可观察到放大的样品结构。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述显微成像系统还包括光镊装置，所述光镊装置发出的光镊光束(即光势阱)进入所述叶绿体内。通过设置光镊装置，其发出的光镊光束可对叶绿体进行操作，使叶绿体移动、变形，从而实现叶绿体位置的改变以及变焦。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述显微成像系统还包括摄像装置，所述摄像装置设置在第二凸透镜的远离凸透镜的一侧焦点位置上。通过设置摄像装置，可实现显微成像的数字化处理。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述显微成像系统还包括光源，所述光源发出的光线可达到所述叶绿体。显微成像系统的光源可以采用自然光源，也可以采用人工光源。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述显微成像系统可由光学显微镜与叶绿体组成，所述光学显微镜的物镜作为第一凸透镜，所述光学显微镜的目镜作为第二凸透镜，所述叶绿体设置在光学显微镜的载物台上。
[0017]本专利技术的第三方面是提供叶绿体在显微成像或荧光增强中的应用。
[0018]本专利技术的第四方面更具体地提供一种显微成像的方法，包括如下步骤：在上述显微成像系统中，按照待观察结构、叶绿体和第一凸透镜的位置排列顺序，使叶绿体与待观察结构接触，实现对待观察结构的放大成像。
[0019]在本专利技术的显微成像方法中，待观察结构与叶绿体直接接触，光源或环境中的光线从空气进入含待观察结构的样品中时，部分光线发生全内反射，在样品一侧形成含有待观察结构的倏逝波，在近场下，该含待观察结构的倏逝波被具有微透镜作用的叶绿体放大，并转化为传播波，传播到第一凸透镜，经过第一凸透镜的放大作用(后续还可以继续经过第二凸透镜的放大)，在远场中可以形成清晰放大的虚像。在设置有摄像装置的情况下，可采集得到待观察结构的放大图片。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，使叶绿体与待观察结构接触后，还包括采用光镊装置对叶绿体进行操纵，使叶绿体发生形变的步骤。所述操纵的方式包括对叶绿体进行拉伸或挤压。叶绿体一般是球形或者椭球形，通过对其拉伸或者挤压，可以改变叶绿体的长短轴比，实现变焦，满足不同的聚焦、放大倍数要求。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，当所述显微成像系统由光学显微镜与叶绿体组成时，所述显微成像方法更具体地可按如下方法进行操作：将含待观察结构的样品放置在光学显微镜的载物台上，然后将叶绿体悬浮液加到所述样品的表面，通过调节光学显微镜的物镜和目镜实现对待观察结构的放大成像。该方法适用于体外显微成像，对体外的结构进行观察，所观察的微观结构可以是生物细胞结构或非生物物质的结构。
[0022]或者，当所述显微成像系统由光学显微镜与叶绿体组成时，所述显微成像方法更具体地可按如下方法进行操作：将含叶绿体和待观察结构的样品放置在光学显微镜的载物台上，采用光镊装置移动样品中的叶绿体，使叶绿体位于待观察结构的上方(即，按照待观察结构、叶绿体和第一凸透镜的位置排列顺序)，通过调节光学显微镜的物镜和目镜实现对样品的放大成像。该方法适用于体内显微成像，所述样品包括植物、藻类的含叶绿体的生物组织、细胞等，例如植物(或藻类)叶子，通过该方法可以对这些含叶绿体的组织、细胞中的微观精细结构放大，方便观察，以及检测这些组织、细胞内的动态过程。而且，成像过程中不需要破坏生物组织、细胞。为了保持生物组织、细胞的活性，在成像前在样品表面加水，以避免生物组织、细胞干燥失活，以及避免叶绿体失去微透镜作用。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，在显微成像过程中，调节光学显微镜的目镜的聚焦位置至叶绿体对样品的成像位置。
[0024]本专利技术的第五方面是提供一种增强荧光信号的方法，包括如下步骤：在上述显微
成像系统中，按照荧光样品、叶绿体和第一凸透镜的位置排列顺序，使叶绿体与荧光样品接触，并利用激发光对荧光样品进行激发。荧光样品被激发光激发后发出荧光，荧光通过叶绿体后可以产生局域光斑，使电场强度得到增强，从而提高荧光的激发效率，实现荧光信号的增强。通过增强荧光信号，可更清楚地实现对荧光物质的微观结构观察。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，当所述显微成像系统由光学显微镜与叶绿体组成时，所述增强荧光信号的方法更具体地可按如下方法进行操作：将荧光样品放置在光学显微镜的载物台上，然后将叶绿体悬浮液加到所述样品的表面，并利用激发光对荧光样品进行激发。在这些操作后，通过调节光学显微镜的物镜和目镜可以观察到荧光信号增强的荧光成像。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述荧光样品为在一定激发光的激发下能够产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.叶绿体在作为微透镜中的应用。2.根据权利要求1所述应用，其特征在于：所述叶绿体的形状为球形或椭球形。3.根据权利要求2所述应用，其特征在于：所述叶绿体为球形，其粒径为3～10μm。4.一种显微成像系统，其特征在于：所述显微成像系统包括叶绿体和第一凸透镜，所述第一凸透镜设置在叶绿体的聚焦方向上，且所述第一凸透镜的焦点位于距离所述叶绿体的一倍焦距以内的位置。5.根据权利要求4所述显微成像系统，其特征在于：所述显微成像系统还包括第二凸透镜，所述第二凸透镜设置在所述第一凸透镜的聚焦方向上。6.根据权利要求4所述显微成像系统，其特征在于：所述显微成像系统还包括光镊装置，所述光镊装置发出的光镊光束进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇超，李宝军，张垚，李姮，陈熙熙，张栩峰，徐嘉祺，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：