三维粒子追踪畛域取得停顿

起源：姑苏医工所 2021-10-20 12:44

在性命迷信、药物研发等畛域，纳米粒子定位及追踪技术具备普遍需求。外泌囊泡、病毒和纳米药物载体是生物体内罕见的纳米粒子，它们的动静转运是完成胞间通信、侵袭感化、药物递送等功效的紧张进程。是以，及时捕获这些粒子的胞表里活动在探寻性命运动根本纪律及药物转化研讨中具备紧张意义，这关于说明疾病发病、病毒动静侵染宿主细胞机制等症结迷信成绩，以及推

在性命迷信、药物研发等畛域，粒子定位及追踪技术具备普遍需求。外泌囊泡、病毒和药物是生物体内罕见的粒子，它们的动静转运是完成胞间通信、侵袭感化、药物递送等功效的紧张进程。是以，及时捕获这些粒子的胞表里活动在探寻性命运动根本纪律及药物转化研讨中具备紧张意义，这关于说明疾病发病、病毒动静侵染宿主细胞机制等症结迷信成绩，以及推进纳米药物研发转化至关紧张。

近日，中国迷信院姑苏生物医学工程技术研讨所张运海课题组在粒子三维追踪畛域上取得停顿，通过相位调控将粒子难以提取的轴向信息编码为易于提取的点扩散函数的角度或形态信息，完成了纳米粒子的三维追踪。其设计了两种新型点扩散函数，2π-双螺旋点扩散函数和拼接指数函数点扩散函数，并采取这两种点扩散函数完成对生物粒子三维追踪。

2π-双螺旋点扩散函数可扭转360度，绝对于以往扭转180度的双螺旋点扩散函数，粒子轴向探测深度扩大了1倍，完成10μm轴向范畴内粒子三维追踪（100倍油浸物镜）。该研讨将两个离焦的2π-双螺旋点扩散函数联合，双螺旋点扩散函数可扭转720度，完成了在20μm轴向范畴内三维粒子追踪（图1），相关结果以Particles 3D tracking with large axial depth by using the 2π-DH-PSF为题颁发在Optics Letters上。

拼接指数函数点扩散函数（SE-PSF）为一种能通过调控设计参数节制空间尺寸与轴向可探测范畴的点扩散函数。该研讨以指数函数相位与离焦相位为根本单位，采取拼接、对称、优化等操作（图2）天生的优化相位，能在20μm轴向范畴内三维追踪粒子（100倍油浸物镜）。采取空间尺寸小的SE-PSF，可以在多粒子定位试验中相比于其他点扩散函数能无效削减点扩散函数之间的堆叠，无利于后续的图像处置操作（图3）。相关结果以Splicing exponential point spread function design for localization of nanoparticles为题颁发在Optics Express上。

粒子三维追踪技术可以用于研讨病毒颗粒侵染宿主细胞的动静输运进程，对病毒在胞外生物凝胶（如黏液）中的活动轨迹进行追迹，对病毒颗粒进入活细胞的进程进行三维高精度及时追踪，盘算均匀活动速率、扩散系数等反映粒子活动形式的参数，同时可阐发病毒颗粒与细胞器共定位环境。此外，还可利用于神经囊泡（50-500nm）、乳糜微粒（75-600nm）、染色体（30-750nm）的追踪和定位，为神经递质的旌旗灯号传导、胃肠道养分物资的消化排汇、物资的复制的动静进程提供新的研讨思绪和研讨伎俩。(100yiyao.com）

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