本發(fā)明屬于在生物可見光成像技術(shù)領(lǐng)域中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)活體熒光信號(hào)記錄，具體涉及一種活體熒光信號(hào)的記錄裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著基因技術(shù)的興起，光基因、逆轉(zhuǎn)錄病毒示蹤、基因敲除和基因治療等一系列新興技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)的研究中扮演著重要的角色。所有這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都要依靠向靶器官注射不同的載體病毒來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些病毒能否成功轉(zhuǎn)染目的細(xì)胞常成為決定實(shí)驗(yàn)操作成敗的關(guān)鍵。通常我們用熒光信號(hào)來(lái)檢測(cè)病毒是否轉(zhuǎn)染了目的細(xì)胞，是否在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)正常工作以及感染組織的范圍有多大。在以往的熒光信號(hào)檢測(cè)中通常需要犧牲動(dòng)物來(lái)驗(yàn)證獲得組織標(biāo)本，之后在經(jīng)過(guò)一系列的固定、脫水和切片，最后將制作好的組織切片載玻片置于熒光顯微鏡下逐一觀察。這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且成本昂貴(在進(jìn)行獼猴等高等動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí))，尤其在神經(jīng)研究領(lǐng)域，常要求研究人員在完成病毒轉(zhuǎn)染操作后繼續(xù)觀察同一實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的行為學(xué)或其他測(cè)量指標(biāo)，或者研究人員往往需要觀察的是某一過(guò)程的連續(xù)變化情況。以往，研究人員一般通過(guò)對(duì)一批動(dòng)物進(jìn)行同樣的處理，在需要觀察的不同時(shí)期犧牲動(dòng)物以獲得標(biāo)本。這樣的方法不僅成本巨大，耗時(shí)耗力，又避免不了個(gè)體之間個(gè)體差異的因素。這樣就不能提前處死動(dòng)物檢測(cè)病毒轉(zhuǎn)染是否成功，只能繼續(xù)完成所有實(shí)驗(yàn)后再行檢測(cè)。這樣將浪費(fèi)大量的增加工作量，降低實(shí)驗(yàn)效率。

在實(shí)際的科研過(guò)程當(dāng)中，特別是在靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，寶貴的靈長(zhǎng)類動(dòng)物資源決定這是一項(xiàng)很難完成的工作。在以病毒為載體的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)中，如何在活體中觀察熒光信號(hào)，特別是針對(duì)深部腦組織中的活體熒光信號(hào)進(jìn)行觀察，進(jìn)而觀察病毒在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)情況和轉(zhuǎn)入基因的表達(dá)情況，對(duì)于轉(zhuǎn)基因過(guò)程的質(zhì)量把控，提高后期實(shí)驗(yàn)的成功率都有極大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可以在活體連續(xù)觀察熒光信號(hào)的裝置和方法，特別是一種活體熒光信號(hào)的記錄裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種活體熒光信號(hào)的記錄裝置及方法，包括激發(fā)光光源及檢測(cè)裝置兩部分。首先，插入動(dòng)物腦組織為一組精密加工的光纖束，其中一根光纖用于連接激光器傳遞激發(fā)光，另一組光纖用來(lái)接受并傳輸腦內(nèi)的熒光信號(hào)，激發(fā)產(chǎn)生的熒光同時(shí)通過(guò)這組光纖傳出，經(jīng)過(guò)濾光裝置濾除背景光信號(hào)后進(jìn)入光譜儀，便可在活體動(dòng)物腦內(nèi)記錄到實(shí)時(shí)的熒光信號(hào)。通過(guò)插入動(dòng)物腦組織的光纖束，其中一根光纖用于連接激光器傳遞激發(fā)光，另一組光纖用來(lái)接受并傳輸腦內(nèi)的熒光信號(hào)，激發(fā)產(chǎn)生的熒光同時(shí)通過(guò)這組光纖傳出，經(jīng)過(guò)濾光裝置濾除背景光信號(hào)后進(jìn)入光譜儀，便可在活體動(dòng)物腦內(nèi)記錄到實(shí)時(shí)的熒光信號(hào)。

事先在動(dòng)物腦內(nèi)埋植套管，之后將該光纖束插入套管內(nèi)并連接激光發(fā)射器和光譜儀及可在活體腦內(nèi)檢測(cè)到熒光信號(hào)，并能實(shí)時(shí)觀測(cè)此熒光信號(hào)的強(qiáng)弱變化(可用于Gcamp等功能蛋白熒光的檢測(cè))。

本發(fā)明具有以下顯著特點(diǎn)：

1.觀察熒光信號(hào)無(wú)需犧牲實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。該裝置的光源部分和熒光信號(hào)記錄部分是兩個(gè)分開的、并且分別可調(diào)的獨(dú)立裝置。利用該裝置的便攜性和靈活性，無(wú)需犧牲動(dòng)物制作組織切片。

2.廣泛的應(yīng)用范圍。針對(duì)不同的熒光蛋白，研究人員只需在光源部分更換不同的濾鏡以獲得不同波長(zhǎng)的激發(fā)光，在記錄部分也更換特定波長(zhǎng)的濾鏡，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同熒光蛋白熒光信號(hào)的記錄。另外，通過(guò)選擇不同直徑的光纖，可以控制光源照射的范圍，由此可以實(shí)現(xiàn)各種范圍的熒光信號(hào)記錄。

3.造價(jià)低于大部分現(xiàn)有的熒光信號(hào)記錄裝置。該裝置主要包含一個(gè)激發(fā)光光源、濾光片、光纖，和一臺(tái)光譜儀。

4.可以實(shí)現(xiàn)在體的熒光信號(hào)收集，特別是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型動(dòng)物顱內(nèi)深部組織的熒光信號(hào)活體采集。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述活體熒光信號(hào)的記錄裝置的原理示意圖；

圖2是利用本發(fā)明插入動(dòng)物腦組織的光纖結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例所述活體熒光信號(hào)的記錄裝置，包括光源和檢測(cè)裝置兩部分。光源部分包括一臺(tái)激光發(fā)射器和傳輸光纖，傳輸光纖的末端連接插入光纖，此插入光纖為一外殼由不銹鋼包裹的光線束，其中部分光纖用于激發(fā)光的投射，其余光纖用于采樣收集熒光信號(hào)。檢測(cè)裝置包括一個(gè)濾光裝置(濾光片組)、一臺(tái)光譜儀和傳輸光纖。

本發(fā)明使用的濾光裝置包括避光罩，以及卡在濾光片槽上的濾光片，連接該裝置的SMA接口，該濾光片可隨時(shí)更換。該裝置兩端連接光纖，猴腦內(nèi)傳出的熒光通過(guò)此裝置后，可將目的熒光以外的背景光信號(hào)濾除。同時(shí)也可在激光器端連接一個(gè)該濾光裝置，用于產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的激光。

具體實(shí)施過(guò)程中，事先通過(guò)手術(shù)在獼猴腦內(nèi)埋入與插入光纖(結(jié)構(gòu)如圖2所示)相匹配的套管至觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域附近，插入光纖通過(guò)套管插入至猴腦待觀測(cè)區(qū)域。激發(fā)光通過(guò)傳輸光纖和插入光纖導(dǎo)入猴腦待觀測(cè)區(qū)。激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)通過(guò)光纖和濾光裝置(濾光片組)再經(jīng)過(guò)光纖進(jìn)入光譜儀，其中部分投射進(jìn)猴腦的激發(fā)光經(jīng)反射后也經(jīng)過(guò)光纖傳出，但在經(jīng)過(guò)濾光鏡時(shí)被阻擋，因此只有激發(fā)后產(chǎn)生的熒光進(jìn)入光譜儀，分析光譜儀信號(hào)便能得知熒光信號(hào)情況。

插入猴腦組織的光纖結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，該光纖由6根相同芯徑的光纖束組成。圖中的兩組光纖束12、13，其中一組用于傳遞激發(fā)光，另外一組用于接收激發(fā)出來(lái)的熒光，在光纖外面的金屬套管11，用來(lái)保護(hù)光纖。該光纖插入猴腦深度可調(diào)，在光纖金屬套管上設(shè)置若干個(gè)金屬圈(圖中未顯示)，每個(gè)金屬小圈厚度為0.5mm，通過(guò)控制增加在金屬套管上的金屬圈數(shù)量，便可調(diào)節(jié)光纖的插入深度。

在使用時(shí)，套管埋置于猴腦中，光纖從套管插入猴腦可保持準(zhǔn)確性。套管外圍設(shè)有膠管和管蓋，測(cè)量完成后可蓋上管蓋起保護(hù)作用。另外，光纖的可拔插性可以對(duì)熒光進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，從而實(shí)時(shí)了解熒光表達(dá)情況。

本發(fā)明通過(guò)激光器、光纖、濾片組的組合，提供了一種可以簡(jiǎn)單在活體上檢測(cè)熒光信號(hào)的途徑，且檢測(cè)深度可調(diào)控，可重復(fù)測(cè)量。對(duì)于轉(zhuǎn)基因過(guò)程的質(zhì)量把控，提高后期實(shí)驗(yàn)的成功率都有極大的意義。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。