项目名称: 基于荧光偏振的生物分子三维取向分布显微成像技术研究

项目编号: No.61505079

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王潇

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 在大量生物过程中,生物分子间的组织结构发挥着至关重要的作用,生物分子的取向分布作为重要参数能够直接反映生物分子间的组织结构,因此定量获取此信息对揭示相关生物过程和作用机制有着极其重要的意义。研究人员基于荧光偏振特性提出了定量获取生物分子取向分布的方法,并取得了阶段性进展。但现有方法仅限于提供分子取向在样本平面投影的二维分布,不能真实完整地反映生物分子组织结构信息,极大地限制了其在生物科学研究中的应用。为此本课题首次提出基于荧光三维偏振激发定量获取分子三维取向分布的方法,并围绕该方法的关键技术、理论模型以及实验验证进行研究。本项目将首次实现定量获取生物分子的三维取向分布,推动荧光偏振显微技术进入更成熟阶段,为众多涉及分子组织结构的生物医学研究提供有力工具。

中文关键词: 荧光偏振显微;荧光三维偏振激发;生物分子取向分布;功能显微;激光扫描共聚焦显微成像

英文摘要: The organizational structure between biological molecules plays a crucial role in a large number of biological processes. As an important parameter, the orientation distribution of biological molecules can directly reflect their organizational structure. Hence, quantitatively retrieving the orientation distribution of biological molecules is very significant for revealing the biological process and understanding the interaction mechanism. Based on the polarization property of fluorescence, some techniques have been explored to quantitatively obtain the orientation distribution of bio-molecules. However, present techniques are limited to obtain the planar projection in sample plane of the orientation distribution and suffer limitations in biological applications due to the lack of obtaining the real and complete orientation distribution. In this proposal, a method to probe the real 3D orientation distribution of biological molecules was proposed for the first time by using a new fluorescence exciting mechanism with the 3D polarization control. Here, the key technique of this method will be investigated, as well as the related theoretical analysis and experimental verification. This method will be used for the first time to achieve the 3D orientation distribution of biological molecules, which will promote the technique of fluorescence polarization microscopy to a higher level, so as to provide a powerful tool for numerous biomedical researches involving molecular organizational structure.

英文关键词: fluorescence polarization microscopy;fluorescence excitation with 3D polarization;orientation distribution of biological molecules;functional microscopy;Laser scanning confocal microscopy

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