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用于光遗传学的多波长五维可调LED光源
发布时间:2018-04-13   点击次数:1018次

 

遗传学(Optogenetics),即结合遗传工程与光来操作个别神经细胞的活性,发现脑部如何产生γ波(gamma oscillations),并为它们在调控脑部功能中的角色提供新证据,这将有助于发展一系列脑相关失调的新疗法。

光遗传学融合光学遗传学的技术,控制特定细胞在空间与时间上的活动。其时间上程度可达到厘秒,而空间上则能达到单一细胞大小。2010年光遗传学被Nature Methods选为年度方法,同年被Science认为是近十年来的突破之一 

光遗传学是由斯坦福大学的研究人员开始用于研究小鼠大脑的,他们将这项技术称之为Optogenetics(optical stimulation plus genetic engineering 光刺激基因工程/光遗传学),这个技术的关键是:科学家们必须事前向小白鼠体内注射一种植物基因,这种基因能够对不同颜色光的刺激作出敏感的反应,还能通过自生特性感染类似的细胞。

使用这些光遗传学(optogenetic)工具,能够激活清醒哺乳动物的单一神经元,并直接演示神经元激活表现出的行为结果。这一光遗传学方法使得研究人员能够获得关于脊髓回路的一些重要信息。这种新技术可以推广到所有类型的神经细胞,比如大脑的嗅觉,视觉,触觉,听觉细胞等。光遗传学开辟了一个新的让人激动的研究领域,可以挑选出一种类型的细胞然后发现其功能。

当然现在说用于人体实验还为时尚早,但是已经有一些研究成果已经开始逐渐走向临床应用。 比如,斯坦福大学神经病Amit Etkin正在努力促进有关啮齿类动物焦虑症研究成果的转化,以利用现有工具改善人类相关疾病的治疗。他采用的是经颅磁刺激技术,希望能够像激活小鼠大脑杏仁核区域的神经回路从而减轻它们的焦虑症状那样来激活人脑中类似的回路。虽然这种技术不如光遗传学技术有针对性,但却具有非侵入性的优点。 

无论如何,光遗传学开辟了一个让人激动的新研究领域,一些研究人员已经开始设想,如果能够克服生物医学的挑战,确保新基因安全地递送到人体内,基于光遗传学的治疗方法将直接应用于人类。 

座落于美国加州的Mightex公司,于2012年推出了世界上*款令人激动的多波长五维可调光源,可以用于光遗传学领域。

1. In Vivo Optogenetics:对于活体光遗传学来说,光纤耦合的LED光源可以把光导入到特定的神经元上去,而不会对其他的神经元造成干扰。进而,多波长的光纤耦合LED光源可以使得在不改变空间位置的前提下,不同波长的光通过同一根光纤耦合导入到神经元上,让科研实验变得非常的方便。Mightex公司的FCS和WFC系列LED光源正是为此所专门设计。

2. In Vitro Optogenetics:对于体外光遗传学来说,为了能够刺激单个的神经元,因此需要显微镜来达到一定程度上的空间分辨率,对于光源来说,需要在显微镜的视场中对不同神经元的刺激进行的控制。Mightex公司的Polygon400 DSI多波长五维可调光源正是为此而设计。

Mightex公司的Polygon400光源内嵌有非常独特的光学系统,能够把来自于LED的光传递到DLP平台然后又通过显微镜到达样品表面,这种系统化的设计可以使得在保持有限衍射图像性能的前提下达到zui大的光强度。

同时,由于Optogenetics对于时间性能会有一定的要求,因此即便在超过4000fps的刷新率以及快速切换的LED情况下,Ploygon400仍然能够以微秒的精度来对光源进行控制;同时,用户可以从400-700nm的范围内指定zui多3个LED波长内置于光源引擎中。

而以上的种种控制,都可以通过Ploygon400自带的软件很容易的完成并由用户进行为便捷的控制,包含了时间特性,强度特性,波长特性,X以及Y轴的移动特性。

Polygon400性能规格

可用的LED波长和输出功率
 

波长(nm)

输出功率(mW)

静态图像模式

脉冲模式

400

TBD

TBD

470

8.0

15

530

2.2

4.5

590

1.5

3

617

7.0

14

630

7.0

14


控制和时间

参数

zui小

zui大

单位

数位

1

8

Bit

曝光时间@1bit

250

-

μs

帧频@1bit

4, 000

-

1/sec

曝光时间@4bit

1, 600

-

μs

帧频@4bit

625

-

1/sec

曝光时间@8bit

8,333

-

μs

帧频@8bit

120

-

1/sec

输入触发器

TTL / BNC

输入触发延迟

TBD

TBD

μs

输出触发器

TTL / BNC

输出触发延迟

TBD

TBD

μs

如何选择型号?

DSI-

x-

xxxx-

xxxx-

xxxx-

xxx

I-内置LED

F-光纤或光导输入

波长1

波长2

波长3

内部

使用


参考型号价格
      

 

目前,这款Polygon400光源已经为数不少的研究人员购买并正在使用。

除了上述提到的Polygon400光源,针对于光遗传学应用,Mightex公司还有价格比较低廉的单波长与多波长光纤耦合LED供选择。

 

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