原卟啉(PPIX)是血清中内源性荧光物质之一,目前研究表明癌症病人血液中的原卟啉含量高于正常人水平。因此,测定血清样品中的PPIX含量对于癌症病人的早期诊断具有重要的意义。本文中以超灵敏的荧光相关光谱(FCS)单分子检测技术,建立了直接测定血清中PPIX的含量的新方法。通过对100例正常人血清样本和12例疑似癌症病人血清样本(甲胎蛋白AFP含量异常)中PPIX的FCS数据分析,发现相对于检测PPIX-HSA的单个分子荧光强度和总荧光强度,PPIX-HSA在病人血清中的浓度与正常人血清有着极显著差异。FCS方法具有样品需求量少、分析时间短、可实现自动化操作等优点,有望成为癌症临床诊断的一种新方法。

荧光相关光谱(fluorescence correlation spectroscopy, FCS)是一种通过监测荧光涨落从而获得单分子水平的分子扩散行为信息的技术。FCS高灵敏度的优点使得它已发展成为一种可以在活体外与活体内检测分子浓度、扩散系数、结合和解离常数等参数的有力工具。荧光互相关光谱(fluorescence cross-correlation spectroscopy, FCCS)是FCS技术的进一步发展, 其大大扩展了FCS技术的应用范围。本文介绍了FCS及其衍生技术的原理及其在生物化学领域的应用。

细胞核浆粘滞系数直接反映一定生理状态下核内微环境的特性,是判断病变细胞和研究核内分子功能机制的重要依据。为了实时、灵敏和无损地测定单个活细胞的核浆粘滞系数,提出了一种基于荧光相关谱(fluorescence correlation spectroscopy,FCS)技术的新型检测方法。研究中利用FCS技术测定绿荧光蛋白分子(EGFP)在细胞核内的扩散系数,并且根据Stokes-Einstein关系式计算出核浆粘滞系数,同时实现了对特定生理条件下核浆粘滞系数的跟踪测量。结果表明:在pH 7.4以及37 ℃的条件下,人肺腺癌细胞(ASTC-a-1)和人宫颈癌细胞(HeLa)的核浆粘滞系数分别是(2.55±0.61)cP和(2.04±0.49)cP,与传统方法的测量结果一致,并且发现核浆粘滞系数大于细胞质的粘滞系数。以上研究表明FCS技术可精确无损地检测单个活细胞内达飞升量级的微观环境,是探索细胞内生物分子动态行为的有力工具。

基于对处于平衡态少量荧光分子集合的强度涨落进行时间平均的技术,荧光相关谱(fluorescencecorrelationspectroscopy,FCS)技术最近已经应用于细胞环境过程的研究.FCS优秀的灵敏特性为我们实时测量许多参数提供了途径,而且具有快速的时间特性和高空间分辨率.测量的参数包括扩散速率、局部浓度、聚合状态和分子间的相互作用.荧光互相关谱(fluorescencecross-correlationspectroscopy,FCCS)进一步扩展了FCS技术的应用,包括在活细胞中的广泛应用.本文介绍了FCS技术的原理、实验装置及其应用.

本文利用多光子激发激光扫描显微镜的部分光路和探测器,建立了双光子荧光相关谱系统(Two-Photon Fluorescence Correlation Spectroscopy,简称TP-FCS).利用TP-FCS系统观察到了"光子爆发"现象,实现了染料分子的双光子激发,测量出若丹明B染料分子在蔗糖溶液中的扩散系数.实验证明该系统具有操作简便、可靠性高、费用低廉等特点,可实现单分子检测.