用于光遺傳學（Optogenetics）的多波長五維可調(diào)LED光源

發(fā)布時間：2013/4/19 點擊次數(shù)：5498

光遺傳學（Optogenetics），即結(jié)合遺傳工程與光來操作個別神經(jīng)細胞的活性，發(fā)現(xiàn)腦部如何產(chǎn)生γ波（gamma oscillations），并為它們在調(diào)控腦部功能中的角色提供新證據(jù)，這將有助于發(fā)展一系列腦相關失調(diào)的新療法。

光遺傳學融合了光學及遺傳學的技術(shù)，控制特定細胞在空間與時間上的活動。其時間上程度可達到厘秒，而空間上則能達到單一細胞大小。2010年光遺傳學被Nature Methods選為年度方法，同年被Science認為是近十年來的突破之一。

光遺傳學是由斯坦福大學的研究人員開始用于研究小鼠大腦的，他們將這項技術(shù)稱之為Optogenetics（optical stimulation plus genetic engineering 光刺激基因工程/光遺傳學），這個技術(shù)的關鍵是：科學家們必須事前向小白鼠體內(nèi)注射一種植物基因，這種基因能夠?qū)Σ煌伾獾拇碳ぷ鞒雒舾械姆磻€能通過自生特性感染類似的細胞。

使用這些光遺傳學（optogenetic）工具，能夠激活清醒哺乳動物的單一神經(jīng)元，并直接演示神經(jīng)元激活表現(xiàn)出的行為結(jié)果。這一光遺傳學方法使得研究人員能夠獲得關于脊髓回路的一些重要信息。這種新技術(shù)可以推廣到所有類型的神經(jīng)細胞，比如大腦的嗅覺，視覺，觸覺，聽覺細胞等。光遺傳學開辟了一個新的讓人激動的研究領域，可以挑選出一種類型的細胞然后發(fā)現(xiàn)其功能。

當然現(xiàn)在說用于人體實驗還為時尚早，但是已經(jīng)有一些研究成果已經(jīng)開始逐漸走向臨床應用。比如，斯坦福大學神經(jīng)病Amit Etkin正在努力促進有關嚙齒類動物焦慮癥研究成果的轉(zhuǎn)化，以利用現(xiàn)有工具改善人類相關疾病的治療。他采用的是經(jīng)顱磁刺激技術(shù)，希望能夠像激活小鼠大腦杏仁核區(qū)域的神經(jīng)回路從而減輕它們的焦慮癥狀那樣來激活人腦中類似的回路。雖然這種技術(shù)不如光遺傳學技術(shù)有針對性，但卻具有非侵入性的優(yōu)點。

無論如何，光遺傳學開辟了一個讓人激動的新研究領域，一些研究人員已經(jīng)開始設想，如果能夠克服生物醫(yī)學的挑戰(zhàn)，確保新基因安全地遞送到人體內(nèi)，基于光遺傳學的治療方法將直接應用于人類。

座落于美國加州的Mightex公司，于2012年推出了世界上*款令人激動的多波長五維可調(diào)光源，可以用于光遺傳學領域。

1. In Vivo Optogenetics：對于活體光遺傳學來說，光纖耦合的LED光源可以把光導入到特定的神經(jīng)元上去，而不會對其他的神經(jīng)元造成干擾。進而，多波長的光纖耦合LED光源可以使得在不改變空間位置的前提下，不同波長的光通過同一根光纖耦合導入到神經(jīng)元上，讓科研實驗變得非常的方便。Mightex公司的FCS和WFC系列LED光源正是為此所專門設計。

2. In Vitro Optogenetics：對于體外光遺傳學來說，為了能夠刺激單個的神經(jīng)元，因此需要顯微鏡來達到一定程度上的空間分辨率，對于光源來說，需要在顯微鏡的視場中對不同神經(jīng)元的刺激進行的控制。Mightex公司的Polygon400 DSI多波長五維可調(diào)光源正是為此而設計。

Mightex公司的Polygon400光源內(nèi)嵌有非常*的光學系統(tǒng)，能夠把來自于LED的光傳遞到DLP平臺然后又通過顯微鏡到達樣品表面，這種系統(tǒng)化的設計可以使得在保持有限衍射圖像性能的前提下達到zui大的光強度。

同時，由于Optogenetics對于時間性能會有一定的要求，因此即便在超過4000fps的刷新率以及快速切換的LED情況下，Ploygon400仍然能夠以微秒的精度來對光源進行控制；同時，用戶可以從400-700nm的范圍內(nèi)zui多3個LED波長內(nèi)置于光源引擎中。

而以上的種種控制，都可以通過Ploygon400自帶的軟件很容易的完成并由用戶進行為便捷的控制，包含了時間特性，強度特性，波長特性，X以及Y軸的移動特性。

中國zui大的光電產(chǎn)品代理商之一先鋒科技股份有限公司在2013年年初攜手Mightex，把Polygon400光源引入到中國來，希望以先鋒科技一貫的專業(yè)品質(zhì)結(jié)合Mightex的高質(zhì)量產(chǎn)品給用戶提供更多更好的服務。

Polygon400性能規(guī)格

可用的LED波長和輸出功率

波長（nm）	輸出功率（mW）
波長（nm）	靜態(tài)圖像模式	脈沖模式
400	TBD	TBD
470	8.0	15
530	2.2	4.5
590	1.5	3
617	7.0	14
630	7.0	14
656	7.0	14

控制和時間

參數(shù)	zui小	zui大	單位
數(shù)位	1	8	Bit
曝光時間@1bit	250	-	μs
幀頻@1bit	4, 000	-	1/sec
曝光時間@4bit	1, 600	-	μs
幀頻@4bit	625	-	1/sec
曝光時間@8bit	8,333	-	μs
幀頻@8bit	120	-	1/sec
輸入觸發(fā)器	TTL / BNC
輸入觸發(fā)延遲	TBD	TBD	μs
輸出觸發(fā)器	TTL / BNC
輸出觸發(fā)延遲	TBD	TBD	μs

如何選擇型號？

DSI-	x-	xxxx-	xxxx-	xxxx-	xxx
I-內(nèi)置LED F-光纖或光導輸入	波長1	波長2	波長3	內(nèi)部使用

參考型號價格

型號	描述	價格
DSI-G-000	Polygon400 Dynamic Spatial Illuminator with lightguide as input light source. Lightguide or lightsource not included.	€10,440.50EUR/ea
DSI-I-0470-000	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with one built-in LED sources: 470nm.	€5,698.10EUR/ea
DSI-I-0470-00C	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with one built-in LED sources: 470nm. With C-mount.	€5,698.10EUR/ea
DSI-I-0470-0530-000	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with two built-in LED sources: 470nm/530nm.	€6,648.10EUR/ea
DSI-I-0470-0530-0617-000	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with three built-in LED sources: 470nm/530nm/617nm.	€7,598.10EUR/ea
DSI-I-0470-0590-000	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with two built-in LED sources: 470nm/590nm.	€6,648.10EUR/ea
DSI-I-0470-0590-00C	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with two built-in LED sources: 470nm/590nm. With C-mount.	€6,648.10EUR/ea
DSI-I-0470-0617-000	Polygon400 Dynamic spatial illuminator with two built-in LED sources: 470nm/617nm.	€6,648.10EUR/ea