仿生水凝胶结构特性的超分辨率荧光成像  

Super-resolution fluorescence imaging of structure property of biomimetic hydrogels

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作  者:张国峰[1] 陈瑞云[1] 高岩[1] 于波[1] 秦成兵[1] 肖连团[1] 贾锁堂[1] 

机构地区:[1]山西大学激光光谱研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原030006

出  处:《科学通报》2015年第13期1191-1196,共6页Chinese Science Bulletin

基  金:国家重点基础研究发展计划(2012CB921603);国家高技术研究发展计划(2011AA010801);国家自然科学基金(11374196;11174187;10934004;11204166;11404200);国家自然科学基金创新研究群体科学基金(61121064);国家国际科技合作专项(2001DFA12490);长江学者和创新团队发展计划(IRT13076);教育部博士点基金(20121401120016)和山西省留学回国人员科技活动择优项目资助

摘  要:基于聚异氰缩氨酸合成的热功能化的仿生水凝胶具有与细胞骨架中的肌动蛋白丝、中间丝相同的结构特性,在生物医学领域中具有广阔的应用前景.本文将荧光探针分子ALEXA647标记在仿生水凝胶的聚合物链上,利用全内反射荧光显微镜进行荧光成像,并采用超分辨率光学波动成像的方法(SOFI)对仿生水凝胶的荧光成像进行超分辨率成像分析.通过SOFI成像及反卷积处理获得了高分辨率、高信噪比和高对比度的仿生水凝胶荧光成像.SOFI成像使得水凝胶的网状结构和各聚合链之间的绑定方式实现了可视化,研究发现较高的聚合物链溶液浓度不会形成更粗的聚合链绑定,而是使绑定形成的网状结构的孔径更小.另外观测了溶液环境下的仿生水凝胶的特性.Biomimetic hydrogels have a wide variety of applications in the biomedical field. Functional biomimetic hydrogels which are based on polyisocyanopeptides have the same structure property as actin microfilaments and intermediate filaments of cytoskeleton. ALEXA647 dyes are labeled onto polymer chains of hydrogels, and total internal reflection fluorescence microscopy is used to image the hydrogels. Super-resolution fluorescence images for hydrogels are achieved by super-resolution optical fluctuation imaging (SOFI) and deconvolution. The SOFI imaging also features significant background reduction and thus contrast enhancement. Network structures of hydrogels and bundles of polymer chains are visualized by SOFI imaging. It is found that bundle dimensions are constant irrespective of polymer concentration and network structures have smaller pore sizes at higher concentration. The property of biomimetic hydrogels in aqueous solution is also observed.

关 键 词:仿生水凝胶 聚合物链 超分辨率 荧光成像 光学波动 

分 类 号:O469[理学—凝聚态物理]

 

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