钙成像技术在许多领域都有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景:1.神经科学研究:钙成像技术被广泛应用于研究神经元活动和神经网络的功能。可以观察神经元的钙离子动态变化,揭示神经元的兴奋性和抑制性活动,研究神经网络的连接和信息传递。2.细胞信号传导研究:钙离子在细胞内起着重要的信号传导作用。钙成像技术可以用于研究细胞内钙离子的浓度变化,揭示细胞信号传导的机制和调控过程。3.细胞凋亡研究:钙离子在细胞凋亡过程中扮演重要角色。钙成像技术可以用于观察细胞内钙离子的变化,研究细胞凋亡的启动和执行过程。4.药理学研究:钙成像技术可以用于评估药物对细胞内钙离子浓度的影响。可以研究药物的作用机制、药物的剂量效应关系等。5.疾病研究:钙成像技术可以应用于研究与钙离子信号传导相关的疾病,如神经退行性疾病、心血管疾病等。可以揭示疾病发生及发展的机制,为疾病的诊断和诊疗提供依据。总之,钙成像技术在神经科学、细胞生物学、药理学和疾病研究等领域都有广泛的应用,可以帮助揭示生物过程的机制和疾病的发生及发展过程。钙成像技术(calcium imaging)是指利用钙离子指示剂监测组织内钙离子浓度的方法。北京神经细胞钙成像grain lens
指示剂是如何负载细胞,目前有三种在神经元上填充钙离子指示剂的方法,且都可以用于体内和体外研究。第一种方法是利用玻璃吸管将膜渗透性盐或葡聚糖形式的指示剂注入单个神经元中。此方法方便实验者控制单个神经元内的钙离子指示剂浓度且信噪比较高。第二种是利用“批量加载”的方法将钙离子指示剂染料负载神经元,观察对象为一群神经元。尽管此方法可能导致一些胶质细胞也被指示剂所标记,但明显提高了整体神经元的标记百分比,使研究者得以观察到一群神经元内动作电位相关性的活动。第三种也较为常用,通过病毒转染的方式使其基因编码钙离子指示剂。北京神经细胞钙成像grain lens双光子荧光显微镜能够在进行活动动物成像的时候实现高分辨率和高信噪比。
利用钙成像技术记录大脑活动,随着功能光学成像技术的发展,神经学家们已经可以研究脑区和神经元内部的工作情况。功能钙成像技术就是其中之一,其主要原理是将外源性荧光信号和生理现象耦合起来——通过荧光染料信号的改变反映细胞内游离钙离子浓度,以此细胞的功能状态。目前它被广泛应用于实时监测一群相关神经元内钙离子的变化,从而判断其功能活动。该技术的出现使得科学家可以亲眼目睹神经信号在神经网络之中时间和空间上的传递穿梭。
目前有三种在神经元上填充钙离子指示剂的方法,且都可以用于体内和体外研究。第一种方法是利用玻璃吸管将膜渗透性盐或葡聚糖形式的指示剂注入单个神经元中。此方法方便实验者控制单个神经元内的钙离子指示剂浓度且信噪比较高。第二种是利用“批量加载”的方法将钙离子指示剂染料负载神经元,观察对象为一群神经元。尽管此方法可能导致一些胶质细胞也被指示剂所标记,但提高了整体神经元的标记百分比,使研究者得以观察到一群神经元内动作电位相关性的活动。第三种也较为常用,通过病毒转染的方式使其基因编码钙离子指示剂。(A)单细胞注射法;(B)networkloading法;(C)通过病毒转染使其基因编码钙离子指示剂(expressionofgeneticallyencodedcalciumindicators,GECI)钙成像技术利用钙离子流的优势在活神经细胞上直接可视化钙信号。
可见光激发Ca2+荧光探针:与紫外光激发探针相比,可见光激发Ca2+探针具有更强的染料吸收性能,对Ca2+变化水平检测敏感度也更高,能够降低对活细胞的光毒性和样品自发荧光以及光散射的干扰,且无光谱偏移。较常使用的可见光激发Ca2+荧光探针有Fluo-3,Fluo-4,Rhod-2等,同时他们也都是非比率型指示剂。Fluo-3是较常用的可见光激发Ca2+荧光指示剂之一,是典型的的单波长指示剂,比较大激发波长为506nm,比较大发射波长为526nm。它与Ca2+结合之前几乎无荧光,结合后荧光会增加60至100倍,从而避免了细胞自身的荧光干扰。实际检测时推荐使用的激发波长为488nm左右,发射波长为525~530nm(图3)。Fluo-3可以用在激光共聚焦显微成像或流式细胞仪中。它还有一个升级版本Fluo-4,在相同Ca2+浓度下信号更强。钙成像技术(calcium imaging)是指利用钙离子指示剂或指示监测组织内钙离子浓度的方法。哈尔滨钙成像生产厂家
钙离子成像可以追踪神经元动作电位。北京神经细胞钙成像grain lens
细胞内钙离子作为重要的信号分子其作用具有时间性和空间性。当神经细胞兴奋时,会产生一个电冲动,在此时,细胞外的钙离子回流入该细胞内,促使这个细胞分泌神经递质,神经递质与相邻的下一级神经细胞膜上的蛋白分子相结合,促使这个一级神经细胞产生新的电冲动。以此类推,神经信号便一级一级地传递下去,从而构成复杂的信号体系,形成了学习、记忆等大脑的高级功能。在哺乳动物神经系统中,钙离子同样扮演着重要的信号分子的角色。北京神经细胞钙成像grain lens