光聲鈣離子成像及其套用基礎研究

《光聲鈣離子成像及其套用基礎研究》是依託華南師範大學，由覃歡擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光聲鈣離子成像及其套用基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：覃歡
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

鈣離子成像技術是目前觀測神經活動以探索大腦奧秘最為直接的手段。本項目擬開創光聲鈣離子成像新技術方法，突破目前螢光鈣離子成像深度受限(＜1mm)的問題，實現對活體深層組織下神經活動的觀測。項目將搭建高分辨、高速、穩定的多尺度光聲鈣離子成像裝置，以發揮光聲成像同時具備高解析度和高穿透深度的內在優勢；首創性地利用同一激發過程中鈣離子探針產生的光聲、螢光此消彼長的互補關係（受激電子的輻射和非輻射躍遷存在著競爭機制），建立光聲信號與鈣離子濃度的定量關係；探索從活體深層組織中準確提取鈣離子濃度相關光聲信號的方法；最後，在小動物模型上研究光聲鈣離子信號與神經活動的對應關係。光聲鈣離子成像的發展將為研究活體深層組織中神經信號傳遞提供新的技術方法。

結題摘要

鈣離子成像技術是目前觀測神經活動以探索大腦奧秘最為直接的手段。項目計畫發展光聲鈣離子成像新技術方法，突破目前螢光鈣離子成像深度受限(＜1mm)的問題，實現對活體深層組織下神經活動的觀測。項目將搭建高分辨、高速、穩定的多尺度光聲-螢光成像裝置，以發揮光聲成像同時具備高解析度和高穿透深度的內在優勢，利用同一激發過程中鈣離子探針產生的光聲、螢光此消彼長的互補關係（受激電子的輻射和非輻射躍遷存在著競爭機制），建立光聲信號與鈣離子濃度的定量關係；探索從活體深層組織中準確提取鈣離子濃度相關光聲信號的方法，並將光聲-螢光成像拓展套用至光聲腫瘤pH成像、光聲腦成像，極大拓展光聲-螢光成像裝置的套用範圍。在項目執行期內項目完成的主要研究內容以及取得的重要結果如下：1. 搭建了同一激發高解析度光聲-螢光顯微成像系統，驗證了同一激發過程中探針產生的光聲、螢光此消彼長的互補關係，並利用此互補關係發展了光聲鈣離子成像技術方法，初步實現了深層鈣離子濃度成像，獲授權國家發明專利一項（利用光聲-螢光互補原理的深層鈣離子濃度監測方法，專利號，201510896712.0，授權公告日：2019年6月28日 ）。2. 發展了高分辨光聲-螢光腫瘤pH成像技術，實現對腫瘤組織酸性度的精準、高靈敏度成像（Optics Letters, 42(7), 1253-1256, 2017； 物理二區， IF：3.589），該技術獲得國家發明專利（利用光聲螢光信號比值測定PH值的定量檢測方法與裝置，專利號：ZL201610053518.0; 授權公告日：2018年8月24日）。3. 發展了光聲腦成像技術，在光聲成像引導下實現對腦膠質瘤精準診療。（Advanced Functional Materials, 26,1808601, 2019.）項目執行期內共發表了學術論文發表論文11篇以上，其中SCI收錄文章7篇，其中一區論文5篇；獲授權國家發明專利2項，申請國家發明專利5項；培養碩士4名。