钙通道离子成像工作站Sutter

概述

钙离子是生命活动***重要的离子之***，通过测定细胞内游离钙离子浓度，可以得知肌肉收缩、神经信号传导、细胞间通讯、激素反应等生命活动的重要信息。目前世界上胞内钙离子的主流测量方法分为电测量法和光测量法。电测量法利用细胞膜片技术测定钙电流引起的细胞膜电位的变化。光测量法利用能与钙离子特异性结合的荧光探针来测定细胞荧光强度的变化。而更为准确和先进的方法是则是光电联合测量法，这两者相互印证、相互辅助，可以得出离子浓度变化的准确信息。
单细胞膜片钳测定系统和离子荧光比例测量系统是两套即相互独立又协同工作的系统。细胞膜片钳系统用于测定生物反应和生命活动时膜电位的变化，离子荧光比例测量系统用于测量细胞钙离子浓度的变化及其绝对值。

实验原理

目前***常用的Fura-2是***种钙离子荧光指示剂，可与胞内游离钙离子特异结合，其游离（未结合）形式的Fura-2比与钙结合形式的Fura-2在更长的波长上被激发，即结合形式的Fura-2激发波长为340nm，游离形式的Fura-2激发波长为380nm。因此通过检测两个激发波长上荧光强度的比率，就可以确定结合钙的Fura-2与未结合的Fura-2的比例，进而利用Grynkiewicz公式求出游离钙离子的浓度。Grynkiewicz公式：【Ca2+】i=Kd*β（R-Rmin）*(Rmax-R)。其中，Kd为Fura-2和钙离子结合的平衡解离常数，β是胞内零钙和饱和钙时在380nm的荧光强度比值，R是Ratio比值，Rmin是零钙时Ratio值，Rmax是饱和钙时Ratio值。Fura-2法可用于测定组织快、器官、人工培养的单层贴细胞、血小板等多种细胞胞内游离钙，此检测方法定量，具有快速、灵敏等优点。

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系统扩展

利用不同的荧光指示剂对不同离子进行染色以后，再利用专业的荧光光源进行激发。该系统可以扩展到测量K、Na、Mg、Cl等多种离子的浓度变化。

系统主要构成

1、 科研级高灵敏制冷CCD：为离子成像系统的最主要部件。他的灵敏度高低、信噪比大小直接影响到实验的结果。
2、 超快波长切换装置：为荧光指示剂提供激发光源，并能使激发光在不同波长之间快速切换。
3、 分析软件：带有CCD、光源等周边设备软件控制模块，8、16、24、48位图像显示与处理功能模块，2D去卷积、3D重建、多种形态学参数及距离测量模块。同时还具有荧光强度比例成像的数据采集与处理功能。
4、 滤光片组：根据所需测量的不同离子选择相应的荧光染剂，然后根据所选染剂的特性选择相应的滤光片组，以获得我们所需的激发光源。
5、 研究级倒置萤光显微镜：可选用各大著名公司的萤光倒置显微镜。

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主要应用
1 由多波长单色光源与10x/40x/100x(1.35)荧光物镜构成常规宽场荧光检测系统。
  可以实现多色荧光比率影像例如Fura-2比率荧光测量；
2 多色荧光蛋白影像，例如CFP/GFP/YFP荧光蛋白定位跟踪应用；
3 荧光影像重叠     
4 粒子跟踪和运动分析