微信扫码或点击右上角...分享

徕卡显微技术与AIE成像

有机发光材料通常具有光电效率高、响应快以及分子柔性等优点,其已经在有机电致发光器件、化学传感、生物探针等方面取得了广泛的应用。

然而,许多有机分子由于其平面的共轭结构使其在稀溶液中发光很强,但在高浓度溶液中或在聚集状态下荧光变弱甚至完全消失,这就是聚集导致淬灭(aggregation-caused quenching, ACQ)荧光现象。

ACQ的存在,似乎使得传统有机发光材料有了那么一丝不完美,让英雄前行的盔甲染上了黯然之色。

01.什么是AIE?

2001年,在一个特殊情况下,唐本忠院士(“AIE材料之父”)发现了AIE(Aggregation-Induced Emission)现象,它与ACQ正好相反,具有聚集诱导发光的现象。是一类非常特殊的有机分子,其在溶解状态下不发光,只有当分子聚集时才会发出强烈的荧光。

与普通荧光染料相比,AIE具有以下特点:


  • 在稀溶液中发光很弱,但在高浓度溶液中或在聚集(纳米粒子、胶束、固体薄膜或粉末)状态下荧光变强。具有典型的“人多力量大”(越聚集发光越强)的特性。

  • AIE荧光探针在细胞器特异成像和长效追踪等领域的应用备受期待。

  • 应用范围广泛,可以作为薄膜应用于OLED器件,作为纳米粒子或胶束应用于水系或生物体系。

02.AIE的前景

从AIE概念提出到现在,全世界已经有80余个国家和地区超过1500个国际团队进入该领域,总引用次数超过10万次,近两年每年新增的SCI级AIE论文超过1000篇。

图1:每年AIE相关研究的发文量统计(a)和引文量统计(b)

  • 中科院文献情报中心和汤森路透(Thomason Reuters)联合发布的《2015研究前沿》中,AIE被评为化学和材料领域前十项研究前沿的第二位,且为重点热点研究领域。

  • 2016年《自然》中,AIE纳米材料(AIE点)被列为支撑即将来临的纳米光革命的四大纳米材料体系之一。


契合中国政策:产学研结合。作为“中国品牌”的AIE材料,已经在光电器件、化学传感、生物检测和成像等领域展现了巨大的潜质。下面我们从熟悉的生物成像方面来看看AIE材料的应用。

03 AIE在生物成像方面的应用

先用一篇文章来描述AIE与光学成像系统的关系。AIE可以作为示踪信号,使我们了解从宏观à微观世界的各大方向:

相比于传统荧光染料,AIE染料的工作浓度更高,光稳定性更好,可以做长时间活细胞观察等特殊实验。

其生物毒性可编辑(既能合成生物兼容性染料,还能协同光动力治疗在特定光照下,精准杀伤细胞的染料。)

图2:在细胞学方向成像,从C与D图可以看出,AIE染料也可以用于STED超高纳米成像技术,提高成像的分辨率,能有效分析细胞内的信息。

图3:在组织学方向成像,利用AIE染料,对组织进行照影成像,找到病变区域,也是目前生物医学的研究热点之一。

图4:AIE的低毒性,高效率,富集发光的效益,也能很好的兼容模式生物方向的成像


文章引用:(Aggregation-Induced Emission (AIE) Dots: Emerging Theranostic Nanolights[J]. Accounts of Chemical Research, 2018.8b00060. Feng G, Liu B.)

04 Leica显微系统与AIE研究需求结合

从上面文章可以看出,AIE染料的研究需要从多方面入手,除了对化学功能基团修饰等,还需要掌握该修饰产生的结果:

  • 是否发生了染料激发发射曲线的改变?

  • 是否有对AIE的荧光寿命产生影响?

  • 在生物体内AIE的化学结构是否发生变化?


徕卡推出了以下三套系统,通过对AIE原位特征分析,解决以上的AIE研究所需要了解的情况,还能够解析诸如细胞微环境等信息,助力AIE生物学研究。

图5:AIE染料原位特征研究的Leica解决方案

了解AIE染料的特征信息之后,AIE染色的结果是否可靠,与商业化的染料是否有同样的可信度,这是AIE染料推向科研需求的最后一步,徕卡通过推出以下三类解决方案,完善AIE生物学上的应用研究。

图6:AIE染料的生物学成像中,Leica的成套解决方案。

相关阅读:正置双目生物显微镜


  1. 通过THUNDER高通量,高分辨,快速筛选实验数据,保证实验结果在数理统计学上的有效性。

  2. 通过STELLARIS共聚焦系统,加上STED超分辨纳米成像系统,能够在光学层面上达到纳米尺度的分辨率,而使得AIE成像结果的准确性有了保证。
  3. 通过DIVE多光子深度成像系统,在深度成像上保证AIE研究的活体真实性。


提交后,我们将每月自动将您关注领域的行业快讯更新链接通过短信、邮件发送给你
徕卡显微技术与AIE成像 立即观看
RELATED PRODUCTS
相关产品
STELLARIS 5 Cryo是一个共聚焦光学显微镜系统,可以帮助您针对感兴趣的区域进行定位以辅助冷冻电子断层扫描(CryoET)。STELLARIS 5 Cryo为您提供可靠的目标定位精准度, 同时还能提供您可以信赖的卓越性能,并提高实验效率。
徕卡显微系统采用独特的设计方法,使您可以在一个系统中进行共聚焦和光片成像, 实现柔和的单平面照明。 我们的数字光片系统(DLS)采用垂直设计,可以集成到 STELLARIS 5 和 STELLARIS 8 系统中,也可以作为两种系统的升级。 这样,您就可以受益于完整功能的共聚焦和易于使用的光片显微镜, 从而能够进行更多样化的研究。
当您需要研究传统荧光显微成像方法无法成像的结构时,通过STELLARIS 8 CRS相干拉曼散射显微镜,您可以在工作流程中实现无标记化学成像,应对那些具有挑战性的研究问题。 在STELLARIS 8 CRS中,您可以使用不同模块对各种样本进行高速高分辨率成像: 受激拉曼散射(SRS)、相干反斯托克斯拉曼散射 (CARS) 、二次谐波成像(SHG)、双光子荧光和可见光共聚焦荧光。
我们的STED技术加入了STELLARIS平台,为您提供超越衍射极限的最快成像方法。在保护样品的同时,立即获得最先进的纳米技术结果,并获得惊人的图像质量和分辨率。STED超分辨率可让您同时研究多个动态事件,因此您可以研究细胞环境中的分子关系和机制。
RELATED DATA
相关资料
2024年03月07日 10:04
LIGHTNING和TauSense如何提高聚焦离子束(FIB)加工的定位精度 LIGHTNING超分辨率检测和TauSense技术能够获得更好的低温荧光成像,促进了低温光电联用工作流程。 荧光显微镜图像能够为cryo-FIB加工提供定位支持,其质量决定了所制备薄片的结果。本文描述了LIGHTNING技术是如何显著提高图像质量,以及如何利用该技术基于荧光寿命的信息来辨别样品的不同结构。
2024年02月26日 10:49
洞察力:观察更多。想象一下,您能够观察到每个样本的更多细节,甚至能够捕获很微弱的信号,在整个光谱中收集更准确可靠的数据。 高潜力:探索更多。想象一下,您能够在实验中增加额外的荧光寿命信息维度,获得新发现。 生产力:完成更多。想象一下,通过更简单的设置和导航提高工作效率,只需点击几下即可获得复杂样本的图像。
2024年02月26日 10:36
超高分辨率 巅峰想象 STED和STELLARIS融为一体,为您提供出色的共聚焦成像以及独特的超分辨率功能,助您推动科学进一步发展。 洞察力 新一代白激光,经过优化的系统光路,快速的Power HyD检测器,再加上3条STED激光谱线,这样的独特组合可以以纳米级分辨率,在全光谱范围内同时研究多个事件和分子间相互作用。
2024年02月26日 10:20
STELLARIS 5和STELLARIS 8光片显微镜(DLS)将共聚焦系统和光片显微镜相结合--这种独特的组合旨在提高您的研究的多样性。徕卡显微系统的TwinFlect反光镜采用了独特的DLS垂直光路设计,可以在同一系统中将共聚焦和光片成像相结合,从而使您能根据实验需要轻松调整显微镜成像方法。
wechat
欢迎扫码关注徕卡官方微信,更多显微技巧,行业资讯尽在掌握
close