一种活体荧光信号的检测装置及方法与流程

本发明属于在生物可见光成像技术领域中的中枢神经系统活体荧光信号记录，具体涉及一种活体荧光信号的检测装置及方法。

背景技术：

随着基因技术的兴起，光基因、逆转录病毒示踪、基因敲除和基因治疗等一系列新兴技术在神经科学的研究中扮演着重要的角色。所有这些技术的实现都要依靠向靶器官注射不同的载体病毒来实现，而这些病毒能否成功转染目的细胞常成为决定实验操作成败的关键。通常我们用荧光信号来检测病毒是否转染了目的细胞，是否在实验动物体内正常工作以及感染组织的范围有多大。在以往的荧光信号检测中通常需要牺牲动物来验证获得组织标本，之后在经过一系列的固定、脱水和切片，最后将制作好的组织切片载玻片置于荧光显微镜下逐一观察。这样不仅费时费力而且成本昂贵(在进行猕猴等高等动物实验时)，尤其在神经研究领域，常要求研究人员在完成病毒转染操作后继续观察同一实验动物的行为学或其他测量指标，或者研究人员往往需要观察的是某一过程的连续变化情况。以往，研究人员一般通过对一批动物进行同样的处理，在需要观察的不同时期牺牲动物以获得标本。这样的方法不仅成本巨大，耗时耗力，又避免不了个体之间个体差异的因素。这样就不能提前处死动物检测病毒转染是否成功，只能继续完成所有实验后再行检测。这样将浪费大量的增加工作量，降低实验效率。

在实际的科研过程当中，特别是在灵长类动物实验当中，宝贵的灵长类动物资源决定这是一项很难完成的工作。在以病毒为载体的转基因实验中，如何在活体中观察荧光信号，进而观察病毒在实验动物体内的表达情况和转入基因的表达情况，对于转基因过程的质量把控，提高后期实验的成功率都有极大的意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可以在活体连续观察荧光信号的装置和方法，特别是一种活体荧光信号的检测装置及方法。

本发明的技术方案：一种活体荧光信号的检测装置及方法，包括激发光光源及检测装置两部分。其中，插入动物脑组织的光纤由两根相同光纤并紧在一起，保证末端平齐。插入组织的两根光纤中的一根光纤用来传输激发光，其另一端连接激光器；另一根光纤用来传输荧光信号，其另一端连接滤光装置后再连接检测装置。激发光通过其中一根光纤投射进入动物脑组织，激发产生的荧光；通过另一根光纤传出，经过滤光装置滤除背景光信号后进入检测装置，便可检测到荧光信号。

本发明具有以下显著特点：

1.观察荧光信号无需牺牲实验动物。该装置的光源部分和荧光信号记录部分是两个分开的、并且分别可调的独立装置。利用该装置的便携性和灵活性，研究人员只需采用适当的方法首先将需要观察的组织暴露，就可以在任何场所进行荧光信号的记录，而无需牺牲动物制作组织切片。

2.检测深度不受限。本装置系统可根据病毒荧光表达的不同深度选择光纤的插入深度，从而实现对动物脑组织除皮层以外其它不同深度荧光进行记录。另外通过选择不同直径的光纤，可以控制光源照射的范围，由此可以实现全脑范围的荧光信号记录。

3.造价低于大部分现有的荧光信号记录装置。该装置主要包含一个激发光光源、滤光片、光纤，和一台光谱仪。

附图说明

图1是本发明所述活体荧光信号的检测装置的原理示意图；

图2是利用本发明插入动物脑组织的光纤结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例所述活体荧光信号的检测装置，包括光源和检测装置两部分。光源为一台功率稳定的LED光源(激光发射器)，可稳定释放主峰为470的蓝光。通过增加一台光强检测仪，可检测激发光强度。插入动物脑组织的光纤(插入光纤)由两根相同光纤并紧在一起，保证末端平齐。其中一根光纤的一端连接LED光源，另一端连接插入光纤(如图2)并将激发光投射到组织内；另一根光纤的一端连接插入光纤，另一端连接滤光装置，组织产生的绿色荧光通过该光纤传出并经过滤光装置滤除背景信号后，再经光纤进入光谱仪。在电脑端安装与光谱仪配套的软件，即可通过软件的采样检测到荧光信号。

如图2是插入光纤的结构示意图图，插入光纤的末端由两根芯径200微米光纤13、14紧并在一起而形成，其末端平齐。两根光纤中，其中一根用来投射激发光，另一根用来传出激发后产生的荧光(接收光)。图中标号15所示的是两根光纤的有效激发和接收范围，通过更改光纤芯径可使该该围扩大。可以使用锥形胶管(图中未显示)将两根光纤并在一起，胶管和光纤上涂有胶水起固定作用。在制作过程中，还可以使用金属套管使光纤并在一起，并在光纤包层处起到固定作用。光纤插芯(接头)用来连接连接图1中的两根光纤。光纤的插入部分为裸露末端，根据插入脑组织深度不同，可在制作光纤时，更改光纤长度而加长或缩短裸露末端。

具体实施过程中，将制作好的光纤插入鼠脑相关组织中。插入并固定好的光纤，可以用牙托水泥来固定光纤。光纤插芯(接头)通过金属套管与图1中的两根光纤接头相连。该光纤为一次性插入，可在不同时间多次重复测量。在猕猴等动物上实施该方法时，与鼠脑类似，只是相应调整插入光纤的裸露端长度，或更换不同直径的光纤即可。

本发明通过LED光源(激光器)、光纤、滤光片的组合，提供了一种可以简单在活体上检测荧光信号的途径，且对动物组织造成损伤小，可重复测量。对于转基因过程的质量把控，提高后期实验的成功率都有极大的意义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。