[发明专利]快速无标记的区分正常血红蛋白和含铁血黄素的成像方法

说明书

本发明属于非线性光学成像技术领域，具体为快速无标记的区分正常血红蛋白和含铁血黄素的成像方法。本发明基于血红蛋白和含铁血黄素具有截然不同的泵浦‑探测光谱特征这一发现，可直接同时对血红蛋白和含铁血黄素进行辨别；进一步结合受激拉曼散射技术与泵浦‑探测光技术，可选择性的对组织、正常血红蛋白和含铁血黄素进行快速无标记成像。本发明可以实时辨别和监测正常血红蛋白和含铁血黄素；显像新鲜组织中正常血红蛋白和含铁血黄素的相对分布。

技术领域

本发明属于非线性光学成像技术领域，具体涉及一种辨别正常血红蛋白和含铁血黄素的成像方法。

背景技术

含铁血黄素是一种从红细胞和血红蛋白通过吞噬作用转换而来的铁蛋白复合物,通常存在于巨噬细胞或其他细胞中,有时也会出现在细胞外。组织出血后可能发生含铁血黄素沉积。因此，含铁血黄素与正常的血红蛋白存在巨大的差异，新的实时和准确的定位含铁血黄素以及区分含铁血黄素与正常血红蛋白的技术方法具有很大的价值意义。

非线性光学显微术在过去的十年里得到了急剧发展,已被广泛应用于生物医学和材料科学领域。其中应用最广泛的是双光子荧光和二次谐波显微术，但这两种技术只能对非常有限的内源性目标进行成像。尽管基于外源性荧光标记的成像技术在生物医学科研领域很受欢迎,但是受限于外源性荧光剂的毒性和干扰以及标记不完全和非特异性染色，使得此技术很难真正的应用到临床。因此,临床应用中急需无标记且具有高特异性的显微成像技术。

双脉冲泵浦-探测光显微术由时间分辨的泵浦-探测技术发展而来，它是一门基于超快激光脉冲的产生、整形和探测的技术，因此提供了大量的可调参数,如每个激光脉冲的波长或探测的激光脉冲波长以及两个激光脉冲之间的延迟时间。如此大的参数调控空间可提供较高的分子特异性，使得无标记的分子结构和功能成像成为可能。双脉冲泵浦-探测显微术主要包括受激拉曼散射技术、受激发射技术、激发态吸收和基态损耗。Warren课题组曾报道过用泵浦-探测成像技术区分黑色素瘤和良性黑色素痣,并利用激发态吸收显微术对离体和在体的血红蛋白进行无标记成像。他们甚至基于切换泵浦光和探测光的次序发展了一种可区分含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的双色激发态吸收显微技术，通过该技术探测出含氧/脱氧血红蛋白的比例可有效区分活鼠耳朵的小动脉和小静脉。

本发明利用泵浦-探测光显微术可快速无标记的区分正常血红蛋白和含铁血黄素；选择合适的探测波长可同时对正常血红蛋白和含铁血黄素进行成像和监测；有机结合受激拉曼散射和泵浦-探测显微术可从组织中选择性的显像正常血红蛋白和含铁血黄素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以快速无标记的从组织中区分正常血红蛋白和含铁血黄素的显微成像方法。

本发明提出的快速无标记的从组织中区分正常血红蛋白和含铁血黄素的显微成像方法，是非线性光学显微成像技术在生物医学领域的一种应用。本发明充分利用血红蛋白和含铁血黄素不同的泵浦-探测瞬态光谱特征，选择合适的探测波长同时对正常血和含铁血黄素进行成像和监测；进一步结合受激拉曼散射技术和泵浦-探测技术，在同一个波长下对新鲜组织及其中的正常血红蛋白和含铁血黄素有选择性的成像。本发明可以快速无标记的同时对正常血红蛋白和含铁血黄素进行成像和监测，也可从直接从新鲜组织或组织切片中辨别出正常血红蛋白和含铁血黄素。本发明的可靠性和实用性得到了实验验证。

本发明提出的快速无标记的从组织中区分正常血红蛋白和含铁血黄素的显微成像方法，具体操作步骤如下：

（1）利用基于飞秒时间分辨的泵浦-探测光谱成像系统研究正常血红蛋白和含铁血黄素在不同探测波长下的泵浦-探测光谱特征和差异