基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法，方法基于双通道多色荧光显微成像系统，方法包括：S1、确定双通道多色荧光显微成像系统特性和各光学元件的光谱特性；S2、分析系统器件，分别将系统分为激发光路和发射光路，并对光路中的器件进行编码；S3、根据各激发波长下不同的荧光探针在系统中的实际亮度进行编码；S4、筛选系统支持的荧光探针；S5、判断荧光探针是否满足二色同时成像和分时成像；S6、根据亮度编码，匹配荧光探针组合实现多色成像。本发明专利技术通过理论计算各激发波长下荧光探针亮度在双通道中是否可以成像并进行编码，评估了单波长激发双通道同时探测的可行性，快速匹配荧光探针组合，实现荧光多色成像。成像。成像。

【技术实现步骤摘要】
基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法


[0001]本专利技术属于荧光显微成像
，具体涉及一种基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法。

技术介绍

[0002]多色荧光显微成像是指使用多个荧光探针标记感兴趣的样本后对其标记物成像的光学显微成像技术。传统的多色荧光显微成像系统中通常针对所使用的荧光探针，选择合适的单波段带通激发滤光片和发射滤光片对不同的荧光探针分别进行激发和成像。由于对不同的荧光探针需要切换滤光片组，这种分时成像的方式切换过程时间长，时间分辨率低，并且切换过程中不可避免的机械振动可能会影响光路配准和系统的稳定性。因此，人们提出了采用多波段带通带滤光片的双通道荧光显微成像系统，在所使用的探针组合满足一定的条件下可以实现单个波长激发不同探针，同时在两个通道对不同的标记物成像，即同时成像。
[0003]虽然采用了单个波长激发和多通带滤光片组，但目前双通道荧光显微成像的滤光片组仍然是根据几种指定的探针选用的，例如针对探针组CFP/YFP/Hoechst/Mitotracker DeepRed选用滤光片组。一般情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法，其特征在于，方法基于双通道多色荧光显微成像系统，方法包括以下步骤：S1、确定双通道多色荧光显微成像系统特性以及各光学元件的光谱特性；S2、分析系统器件，分别将系统分为激发光路和发射光路，并对激发光路和发射光路中的器件进行编码；S3、根据各激发波长下不同的荧光探针在双通道多色荧光显微成像系统中的实际亮度进行编码；S4、筛选支持双通道多色荧光显微成像系统的荧光探针；S5、判断荧光探针是否满足二色同时成像和分时成像；S6、根据亮度编码，匹配荧光探针组合实现多色成像。2.根据权利要求1所述的基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法，其特征在于，步骤S1中，确定双通道多色荧光显微成像系统特性具体为：确定实际照射样本的激发光的光谱特性保持不变，即激发光路的激发波长光谱特性不变；其中，激发光路的光学元件包括但不限于光源、激发滤光片以及激发二向色镜；确定探测器实际探测到的发射光的光谱特性保持不变，即发射光路的荧光发射波长的光谱特性不变；其中，发射光路的光学元件包括但不限于发射滤光片、发射二向色镜以及探测器。3.根据权利要求2所述的基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法，其特征在于，步骤S1中，确定各光学元件的光谱特性具体为：根据实际系统设置确定各光学元件的光谱特性，包括：光源L
k
的归一化光谱特性：L
k
(λ
ex
)，k表示存在k个激发光源；激发滤光片F
ex
归一化光谱特性：F
ex
(λ
ex
)；激发二向色镜D1的归一化透射/反射光谱特性：D
1，T
(λ
ex
)、D
1，R
(λ
ex
)；发射滤光片F
em
的归一化透射光谱特性：F
em
(λ
em
)；发射二向色镜D2的归一化透射/反射光谱特性：D
2，T
(λ
em
)、D
2，R
(λ
em
)；探测透射通道emT发射滤光片F
emT
的归一化透射光谱特性：F
emT
(λ
em
)；探测反射通道emR发射滤光片F
emR
的归一化透射光谱特性：F
emR
(λ
emR
)；激发光路中其他光学元件的归一化光谱特性：发射光路中位于透射通道和反射通道的其他光学元件的归一化光谱特性：EM
T
(λ
em
)、EM
R
(λ
em
)。4.根据权利要求1所述的基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法，其特征在于，步骤S2具体为：确定激发光路和发射光路中的光学器件，包括：具体光路中器件装配位数M的确定以及单个装配位可选器件数N的确定；对激发光路和发射光路中的器件进行编码具体为：编码分为激发光路和发射光路两个字段；其中激发光路的编码由激发光路的器件装配位M
ex
和N
ex
确定；用4bit编码一个器件位，可表示16种不同的可选器件，因此整个激发光路的编码长度为4M
ex
bit；发射光路的编码与激发光路类似，由激发光路的器件装配位数M
em
和
N
em
确定；整个光路器件编码完成，总长度为4(M
ex
+M
em
)个bit。5.根据权利要求3所述的基于荧光探针双通道亮度编码的快速多色成像方法，其特征在于，步骤S3具体为：确定荧光探针P
i
的归一化吸收光谱特性A
i，N
(λ
ex
)和发射光谱特性F
N，i
(λ
em
)；荧光探针P
i
的亮度定义为：B
i
＝ε
i
Q
i
其中，ε
i
摩尔消光系数，单位为M
‑1cm
‑1，表示厚度为1cm浓度为1mol/L的荧光探针吸收光的特性；Q
i
为量子产额，表示发射光子数与吸收光子数之比；在双通道多色荧光显微成像系统，考虑激发通路的透过率，对于荧光探针P
i
，在光源L
k
照射时，实际的摩尔消光系数ε
ex，i，k
为：在双通道多色荧光显微成像系统中，考虑发射通路的透过率，对于荧光探针P
i
，探测透射通道实际量子产额Q
i，T
和探测反射通道的实际量子产额Q
i，R
分别为：分别为：其中，S
i，T
和S
i，R
分别为探测透射通道和反射通道的归一化发射光光谱面积，S
i
为荧光探针P
i
的归一化发射光光谱总面积，分别表示为：的归一化发射光光谱总面积，分别表示为：的归一化发射光光谱总面积，分别表示为：对于荧光探针P
i
，在使用光源L
k
激发时，探测透射通道和反射通道的实际亮度分别为：B
i，k，T
＝ε
i，k，ex
(λ
ex
)Q
i，T
B
i，k，R
＝ε
i，k，ex
(λ
ex
)Q
i，R
设定亮度阈值TH，当亮度大于TH时认为可探测到荧光，当亮度小于YH时认为无法探测到荧光；根据探针P
i
在激发光照射下得到各个通道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏，胡淏岚，陈同生，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：