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oe1(光电查) - 科学论文

55 条数据
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  • [分子生物学方法] 脊椎动物胚胎发生 第1920卷（胚胎学、细胞学与遗传学方法）|| 脊椎动物胚胎中亚细胞蛋白定位与信号传导的光遗传学调控

    摘要： 本章描述了在全脊椎动物胚胎的单个细胞中运用光遗传学异源二聚化技术的方法。该技术通过光照可逆地结合"锚定蛋白"与"诱饵蛋白"，从而定向调控蛋白质至特定亚细胞区室，进而改变细胞极性和信号传导等生物过程。我详细阐述了在早期斑马鱼胚胎中实现光敏色素异源二聚化系统融合蛋白瞬时表达的方法（Buckley等，Dev Cell 36(1):117–126, 2016），并说明了实现亚细胞尺度光图案化的成像参数设置。

    关键词： 极性、异源二聚化、信号传导、光敏色素、光遗传学、斑马鱼

    更新于2025-09-24 06:59:03

  • 单通道光神经刺激器：综述

    摘要： 光遗传学是一种革命性的神经调控技术，通过激活或抑制表达光敏视蛋白的靶神经元活动来实现。作为神经接口设备，光神经刺激器对神经科学领域的光遗传学应用及未来临床研究具有重要意义。迄今为止已开发出多种光学刺激器，可大致分为单通道和多通道两类。虽然多通道光神经刺激器能实现细胞的空间精准光刺激，但其制备工艺复杂，且光源远端可能需要特殊耦合策略。相比之下，单通道光神经刺激器因其结构简单、操作便捷和成本低廉的优势，正逐渐在众多应用中普及。我们综述了近年来基于不同光源、材料选择以及有线/无线系统开发的各类单通道光遗传学神经刺激器，通过汇总分析这些设备为该领域的发展趋势提供全面展望。

    关键词： 光遗传学、神经刺激器、单通道

    更新于2025-09-24 07:42:37

  • 利用有机发光二极管（OLEDs）对皮层神经元进行光遗传学调控

    摘要： 方法 - 将培养的小鼠皮层神经元转染蓝光敏感通道视紫红质（ChR2）和绿光敏感嵌合通道视紫红质（C1V1tt）等光敏视蛋白，在脉冲条件下使用峰值发射光谱分别为455纳米和520纳米的蓝光与绿光有机发光二极管（OLED）以1毫瓦/平方毫米功率进行刺激。在转基因小鼠模型中进行体内实验。意义 - 上述结果表明OLED能够产生足够亮度以实现体外和体内的神经调控。这为开发可贴合大脑或外周神经系统神经元靶点形态、带有多个刺激位点的薄型柔性OLED薄膜提供了可能。但需通过适当封装方法仔细评估这些OLED在长期使用条件下的稳定性。主要结果 - 我们展示了表达刺激型视蛋白神经元（4个多电极阵列，每个含16个可记录通道，共34个神经元单位）的神经调控及光刺激锁定单神经元活动。在通道视紫红质转基因小鼠模型的初步实验中，我们还验证了光刺激锁定反应——至少三个可分离的单皮层神经元单位对OLED刺激产生响应。

    关键词： C1V1tt，神经调节，通道视紫红质，有机发光二极管，光遗传学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 微LED的发展

    摘要： 这一视角概述了微LED（microLED）技术的早期发展、当前状况及剩余挑战——该技术最早于2000年发表在《应用物理快报》[S. X. Jin, J. Li, J. Z. Li, J. Y. Lin 和 H. X. Jiang, "氮化镓微盘发光二极管," 应用物理快报 76, 631 (2000)]。如今，微LED被视为终极显示技术，也是全球增长最快的技术之一，科技巨头将其广泛应用于各类产品：从大型平板显示器、电视、可穿戴显示器、虚拟现实显示器，到神经接口与光遗传学光源。预计全球研发合力将不仅推动微LED产品进入大众消费电子市场，更将通过覆盖医疗/健康、能源、交通、通信和娱乐等领域，以最广泛的社会服务规模实现应用。

    关键词： 微发光二极管、光遗传学、显示技术、氮化镓、神经接口

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 光遗传学控制沟槽形成的SRRF-stream成像显示，局部且协调的内吞和外排作用介导了膜重塑。

    摘要： 胞质分裂过程中分裂沟的形成涉及广泛的膜重塑。由于缺乏动态控制这些过程的方法，研究这种重塑的机制一直是个挑战。我们采用亚细胞光遗传学方法实现了对该过程的随意诱导，发现分裂沟形成由肌动球蛋白收缩力、质膜逆向流动、局部膜张力降低及内吞作用共同介导。通过荧光恢复后检测（FRAP）、四维成像以及对内吞或外排作用的抑制/上调实验表明，依赖ARF6和Exo70的局部外排作用可能为细胞间桥延长提供模型依据。全内反射荧光显微镜（TIRF）与超分辨率径向涨落成像（SRRF）显示，在新生子细胞前沿存在VAMP2介导的局部外排作用，以及囊泡膜脂质向质膜的整合。因此，空间分离但协同进行的质膜消耗与补充可能是胞质分裂过程中膜重塑的重要机制。

    关键词： SRRF流式成像、光遗传学、分裂沟、膜重塑、内吞作用、外排作用

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 闭环光遗传学控制中单神经元记录信号的在线检测与分类

    摘要： 电刺激大脑可为耐药性神经系统疾病患者带来治疗益处，但其细胞类型选择性受限。相比之下，光遗传学技术能精准靶向特定细胞类型，从而解决电刺激的这一局限。该技术基于光刺激原理，通过向目标细胞转入称为视蛋白的光敏离子通道实现。根据光照波长和视蛋白特性，该技术既能兴奋也能抑制细胞活动。要实现神经元在线调控需采用闭环控制——闭环光遗传系统会持续比对神经信号与预设阈值，并通过光学刺激调整至目标值[1]。 单细胞记录(SUR)[2]是重要的大脑信号采集方式，但现有信号处理方法多为离线分析。本文提出基于小波变换的实时峰电位检测与分类算法（采用Labview编程实现），包含三大步骤：峰电位检测、特征提取及相似峰电位聚类。多单元记录中的背景噪声呈高斯分布，其均值被纳入信号处理考量（均值计算耗时约6.04微秒）。当数据集均值显著偏离估算值时即判定出现候选峰电位。检测到的离散峰电位需通过插值优化波形以提高检测精度[3]。 峰电位特征提取后作为分类算法输入，基于波形差异进行聚类分析。该算法采用20个尺度的小波变换（墨西哥帽小波）处理SUR信号[4]，通过对比输入信号与预定义小波函数实现多尺度分析。插值运算与小波变换总耗时约5.3毫秒。最终分类阶段将检测峰电位的小波系数与各聚类对应系数进行比对（所有尺度下系数差值≤30%则归入同组），该过程耗时约3.1毫秒。图1展示了峰电位分类流程示意图及软件前面板界面。 结论表明：该软件具有高速处理能力，可实现在线全自动峰电位分类，为闭环光遗传技术调控神经网络系统提供研究工具。

    关键词： 小波变换、尖峰分类、光遗传学、尖峰检测、单神经元记录、LabVIEW

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用光控核定位技术对酵母基因表达进行光遗传学抑制

    摘要： 引言——控制基因表达是基础生物学与合成生物学的核心目标，因其能揭示细胞功能并调控细胞活动。我们探索了在模式生物酿酒酵母中构建光遗传学基因表达抑制系统的可能性，通过光信号调控无核酸酶活性的Cas9蛋白（dCas9）的核定位来实现这一目标。 方法——当dCas9蛋白在适宜引导RNA（sgRNA）存在下定位于细胞核时，可作为目标基因的抑制因子。我们将dCas9蛋白、哺乳动物转录抑制因子Mxi1以及光遗传学核定位调控工具（LINuS）整合至现有酵母光遗传学工具包中。这使得含有新型dCas9抑制构型与引导RNA的表达盒能快速构建并整合至酵母基因组。 结果——我们的抑制因子库在不依赖诱导剂或启动子改造的情况下展现出多样化的基础抑制水平。含这些抑制因子的细胞群体可组合形成表达量差异达100倍的酵母异质群体。研究发现抑制效果可通过光剂量与强度进行适度调控。利用该库我们抑制了羊毛甾醇14α-去甲基化酶Erg11的表达，从而获得对重要抗真菌药物氟康唑具有梯度敏感性的酵母菌株。 结论——该工具包将有效助力酿酒酵母基因表达的时空精准调控。此外，我们认为该方案的简洁性便于对这些抑制因子进行改造，从而控制致病酵母等医学相关真菌的基因表达。

    关键词： 光遗传学、基因表达、LINuS、真菌耐药性、dCas9

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 在表达通道视紫红质的小鼠心脏中使用跨壁多LED探针进行心脏起搏

    摘要： 光遗传学通过光激活蛋白实现细胞类型特异性的监测与调控。在心脏研究中，向心肌细胞表达光激活去极化离子通道可实现光学起搏与除颤。既往研究多依赖心外膜光照，但当研究对象转向大型动物及人类时，光穿透心肌组织存在显著困难。为突破这一限制，我们评估了可植入式多发光二极管（LED）光学探针（IMLOP）对表达心脏特异性通道视紫红质-2（ChR2）小鼠心脏壁内起搏的应用价值?？芍踩胩秸胄杞鹕丝刂圃谧畹拖薅取狙芯勘砻鱅MLOP植入仅需约20毫牛顿作用力，从而限制了植入过程中过载可能造成的损伤。组织学切片证实急性使用期间组织损伤范围局限。LED工作时周围组织温度变化低于1开尔文，证实该探针原位使用安全。对照实验显示，即使采用超过起搏所需强度二十倍的刺激参数，也未观察到对心脏动作电位传导的影响。在ChR2表达小鼠心脏的原位实验中，证实光强低至700微瓦/平方毫米即可实现光学刺激（尽管稳定起搏需要更高强度）。单LED起搏时，阈强度（rheobase）和时值（chronaxie）分别为13.3±0.9毫瓦/平方毫米和3±0.6毫秒；当刺激体积加倍时，阈强度显著降低（6.5±0.9毫瓦/平方毫米）。我们成功实现了基于IMLOP的心脏壁内光学起搏，该探针在急性期仅造成局部受限组织损伤且起搏所需光强较低，其长期植入效应尚待进一步研究验证。

    关键词： 通道视紫红质-2，可植入多LED光学探针，心脏起搏，心肌内起搏，光遗传学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019年第20届固态传感器、执行器与微系统国际会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 德国柏林（2019年6月23日-27日）] 2019年第20届固态传感器、执行器与微系统国际会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 用于灌注心脏光遗传学实验的集成LED芯片和电极的高度可拉伸剪纸结构

    摘要： 本文提出了一种基于10微米薄聚酰亚胺薄膜的高度可拉伸剪纸结构，该结构包含发光二极管芯片和微电极，用于灌注心脏的光生理实验。该实验装置旨在为治疗心脏?。ㄈ缡倚孕穆墒С！馐氢赖闹饕颍┑幕⌒脑嘌а芯糠?。与目前使用植入式除颤系统进行的电刺激相比，光遗传疗法有望减少严重副作用，包括高电击对心脏组织造成的损伤和剧烈创伤性疼痛。此外，这种基于剪纸结构的光学刺激装置因其高度可拉伸性，还能与柔软的生物组织实现紧密集成。这有望提高从组织表面记录电信号的能力。

    关键词： 可拉伸电子器件、剪纸结构、除颤、光刺激、光遗传学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 有机发光二极管对神经元放电的亚毫秒级控制

    摘要： 光遗传学结合光学与遗传学技术，实现了活体组织中微创的细胞类型特异性刺激。为满足生物植入需求，亟需开发柔软、灵活、透明且高度生物相容的光源。有机半导体材料相比无机材料具有关键优势：杨氏模量低、抗应变能力强且色彩可调范围广。但此前尚不明确有机发光二极管（OLED）能否在保持生物可接受温度范围的同时，提供足够的光功率以实现成功的神经元刺激。本研究采用基于蓝色聚芴和橙色聚对苯撑乙烯的OLED分别作为蓝光激活型持续阶跃功能视蛋白（SFFO）与红光激活型ChrimsonR视蛋白的刺激源。结果表明：当采用高频（数千赫兹）驱动方案时，这些OLED能安全可控地光刺激表达视蛋白的神经元，并在低于既往报道的工作温度下实现高时间分辨率的神经元放电控制。

    关键词： 神经元、光激发、电生理学、脉冲操作、生物电子学、有机发光二极管、光刺激、光遗传学

    更新于2025-09-11 14:15:04