促进科研创新
“三合一”无标记生化检测技术平台
在科学探索的征程中,理论的检验和实验的验证是相辅相成的翅膀。 强大的技术工具是研究人员深入研究自然界秘密的重要手段。
清华大学教授、西湖大学校长石一功带领团队在冷冻电镜技术方面取得了突破性成果,这是现代科学技术如何助力科研向前发展的生动例证。
石一公教授曾回忆自己的科研历程,2008年,他回到母校清华大学,选择了高风险的研究方向,一开始没有任何成功的保证。 经过四年的锲而不舍和努力,2013年冷冻电镜技术的突破为他的团队带来了转机,此后他们取得了一系列重要成果,包括人类分泌酶的高分辨率三维结构解析。 这些成果不仅推动了生命科学的发展,也证明了科技工具的巨大价值。
在“无标记”生化检测技术领域,中国科学技术大学楚开勤教授团队开发了先进的技术工具,为生物医学研究提供了新的观察方法。
那么,这种基于拉曼分析技术的“无标记”检测系统能否复制冷冻电镜技术为生命科学带来的突破?
我认为第一步是需要更多的开拓者和探索者来尝试新的科学研究方法。
褚凯勤教授团队的核心成果在于他们的发展纳米颗粒多参数表征分析系统相位引导拉曼采样分析系统跟细胞器特异性相差显微镜
这些系统对于实施至关重要快无名模 态细胞和纳米颗粒的检测具有重要意义。 它们不仅有自己的功能,而且可以根据不同的测试需求进行交叉组合满足各种复杂的实验场景。
研究成果已发表在《美国化学学会会刊》、《ACS Photonics》、《Analytical Chemistry》、《Biomedical Optics Express**》等10余种世界级期刊上,进一步证明其技术在推动生物医药领域发展方面具有重要的应用价值。
以下是这三个系统的简要介绍,请私信给我们的团队了解详细信息。
纳米颗粒多参数表征分析系统
这是一个由多模态光镊系统+综合控制系统+多模态数据分析系统组成的平台,据楚凯勤教授介绍,该系统最大的特点是的无需标记即可在“单颗粒”水平上实现快速多参数表征,可以在纳米级生化颗粒物上进行尺寸、折射率、化学成分分布和其他信息表征,它特别适用于单颗粒异质性高的样品检测。
该系统使用光镊技术自动捕获和释放单个颗粒。 该系统自带深度学习算法,可以去除背景,在完整和确定的化学模型的光谱分析中实现快速计算。
相位引导拉曼采样分析系统
这是一套由无标记相位显微镜+深度学习+拉曼光谱组成的新型观察方案,可以实现细胞器长期、无痕、快速之“形态化学”多模态观测。该系统可用于通过图像采集进行细胞器采集和分析形态学信息(大小和位置)和上下文信息(与其他细胞器的关系,例如脂滴到线粒体,脂滴到细胞核),这些信息可用于相关分析。
该系统最重要的特点是其快速实施亚微观细胞器(例如脂滴)的动态跟踪和生化参数的体内表征,并通过将分辨率相位成像与拉曼光谱相结合,还可以准确收集细胞器簇内单个细胞器的光谱。 我们的脂滴实验数据表明,该系统的检测速度优于传统的点扫描拉曼显微镜倍。
细胞器特异性相差显微镜
该系统的功能是:未标记的单元格中等自动分析多个细胞器动力学参数及其相互 作用实现整个细胞器的动力学和相互作用无标签可视化跟分析学。主要用于观察各种细胞器(包括线粒体、溶酶体、内质等)之间的相互作用。 它可以通过单个 2D 强度图像线粒体和溶酶体可以被识别和跟踪,图像采集是通过显微镜完成的,动态识别是通过算法完成的。
对应结果**地址:
1-combined morpho-chemical profiling of individual extracellular vesicles and functional nanoparticles without labels,yichuan dai, suwen bai, chuanzhen hu, kaiqin chu, bing shen*, and zachary j. smith*,anal. chem. 2020, 92, 7, 5585–5594
2-hybrid principal component analysis denoising enables rapid, label-free morpho-chemical quantification of individual nanoliposomes,yichuan dai*, yajun yu, xianli wang, ziling jiang, yulan chen, kaiqin chu, and zachary j. smith*,anal. chem. 2022, 94, 41, 14232–14241
3-multicomponent raman spectral regression using complete and incomplete models and convolutional neural networks†,derrick boateng, chuanzhen hu, yichuan dai, kaiqin chu, jun du* and zachary j. smith * the analyst. 2022, 147(20)
4-deep learning-based size prediction for optical trapped nanoparticles and extracellular vesicles from limited bandwidth camera detection,derrick boateng, kaiqin chu, zachary j. smith, jun du,and yichuan dai,biomed opt express. 2024 jan 1; 15(1): 1–13.
5-rapid intracellular detection and analysis of lipid droplets' morpho-chemical composition by phase-guided raman sampling,hao zhang , jingde fang , yichuan dai , yang pan , kaiqin chu , zachary j smith,anal chem. 2023 sep 12;95(36):13555-13565.
6-label-free analysis of organelle interactions using organelle-specific phase contrast microscopy (os-pcm),jingde fang, hao zhang, yang pan, zachary j. smith*, and kaiqin chu* acs photonics 2023, 10, 4, 1093–1103
楚凯勤教授及其团队研发的三套系统技术,不仅可以独立完成实验数据的采集,还可以灵活应对复杂多变的测试需求。
这些系统可以在单颗粒捕获和参数表征、快速相位引导检测和细胞器动力学观察之间执行跨应用,大大解决了该设备在多种检测方案中重复使用问题。 通过这种多维技术的结合,拉曼信号分析可以支持长期的全景体内观测,进一步推动了无标记生化检测技术的发展和成熟。
未来,我们希望让更多的研究人员能够使用这些技术平台,让像施一功教授这样致力于重大前沿研究的科学家,能够以更实惠的方式获得高质量的检测服务。 我们致力于为研究人员提供更强大的工具,通过科技创新推动生命科学领域的发展。
为此,我们提供以下服务:
提供样品检测服务,无需花费高额购买仪器设备,即可获得科学的分析结果数据和分析图谱。
提供成熟的系统搭建服务,我们将根据您的需求在您的实验室搭建具有上述检测功能的光学系统,并提供配套的算法软件。
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