超分辨率显微成像新探针和新方法
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技术报告

n  成果单位

²  中国科学院生物物理研究所

n  成果简介

²  超高分辨率显微成像技术能够突破衍射极限,提供生物大分子纳米尺度的定位和结构信息,是生物成像的研究热点和发展趋势,为解决生命科学领域的诸多问题提供了新的可能。该技术获得了2014年诺贝尔化学奖。该技术的实现及其在细胞生物学的应用需要具有特殊光化学性质的荧光蛋白和小分子探针。本课题组根据不同超高分辨成像技术的特点和需求,开发具有相应潜能的新型荧光探针,进一步推动超高分辨率显微成像的发展和应用。

n  技术方案

²  提取单分子信息,并获取单分子候选点;

²  随机从单分子候选点中选择部分点作为初始点,建立用于构建不同位置荧光分子出现概率分布图的初始模型;

²  采用聚类分析方法将初始模型中的荧光分子按位置信息进行聚类,对每一类荧光分子进行优化处理得到扩展点;

²  从候选点中删除已经分析过的荧光分子,并从步骤2)中剩下的候选点随机选择建立初始模型,重复步骤3)得到新的扩展点,直到所有的候选点分析完成;

²  合并所有的扩展点作为新候选点重复步骤3)和步骤4),直到相邻两次迭代重构结果满足设定要求,迭代停止;

²  将迭代过程中得到的荧光分子位置信息进行重构,得到超高分辨率荧光分子的定位图。

n  技术优势

²  适用范围广,不需要任何额外的硬件设备,就能与主流TIRFM、PALM、STROM和light-sheet显微镜相结合,便于推广和使用;

²  时空分辨率高,减少了结构伪迹的同时,实现了50nm的空间分辨率和0.5-2s的时间分辨率;

²  运行速度快,相比3B,加速比超过100倍,并且随着图像尺度的增大,加速效果更加明显;

²  分析尺度大,实现了全细胞大尺度长时间动态变化分析。

 

商业报告

n  应用场景

²  不需要任何额外的硬件设备,就能与主流TIRFM、PALM、STROM和light-sheet显微镜相结合。

n  商业模式

²  技术转让。

n  推广意义

²  发展与现有进口商业设备PALM/STORM、TIRFM、light-sheet显微镜等仪器兼容的活细胞超高分辨成像方法,实现这些设备从固定样品到活细胞的升级改造,满足这些已有用户的活细胞超高分辨成像的需求。寻求企业合作拓展市场,出售商业软件和搭建活细胞成像技术平台、提供成像和数据处理服务;

²  申请专利,制作整套活细胞超高分辨成像设备样机和软件,将技术直接转让给企业。

 

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