第32卷，第3期 2012年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.3,pp800-804
March,2012
肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生（SHG)的非线性光谱学成像
全鹰！
罗冬梅，邓小元"，卓双木”，谭淑雯'，庄正飞"，金
1.华南师范大学生物光子学研究院，广东广州510631
2.福建师范大学医学光电科学与技术重点实验室，福建福州350007
摘要二次谐波的产生是一个二阶非线性光学过程，这个过程只发生在中心对称系数不为零的非中心对称区域，利用二次谐波导微技术可以对各种具有内源性信号的生物组织进行无损伤实时成像，如结缔组织的胶原纤维或肌细胞的肌动球蛋白。在生物化学和结构生物学中，虽然DNA是由脱氨核糖核苷酸构成而蛋白质是由氨基酸残基组成，但是DNA和蛋白质大分子高级结构的形成机制是相似的。利用光谱学成像技术对不同DNA样品进行检测，获取DNA样品的SHG信号并进行高解析度成像。这些DNA样品包括基因组 DNA溶液、细胞核提取物以及培养细胞的细胞核。实验结果表明在常规条件下可以获得基因组DNA溶液和细胞核提取物的SHG信号，但几乎观测不到来自培养细胞核区的SHG信号。通过在培养基中添加少量无水乙醇(体积比小于5%)，可以在培养细胞的细胞核区域检测到SHG信号。推测在培养细胞中乙醇和 DNA相互作用引起DNA分子构象发生变化，这变化可能导致了DNA分子非线性光学性质的改变。
同二次谐波发生；基因组DNA：细胞核提取物；培养肿瘤细胞；乙醇
关键词
中图分类号：(433；Q523
引言
文献标识码：A
DOI;10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0800-05
外加分子探针即可产生较强的SHG信号，可消除染料致毒的影响。同时，二次谐波显微镜不受前向发射性质的限制，可以两个方向收集信号，因此很容易与TPEF和CT
双光子激发荧光成像（two-photon excited fluorescence imaging，TPEF)[1]是20世纪90年代发展起来的一种非线性显微成像技术，它是基于细胞或生物组织中荧光团对两个光子的同时吸收然后再发射的成像过程。由于双光子激发只发生在焦点附近的极小区域，故无需共焦小孔（confocal pinhole)即可实现三维高分辨成像，可降低在光学成像中的荧光漂白效应，减少光化学毒性。其成像可采用近红外的超快激光作为光源，组织吸收和散射效应小，具有成像深度深、对生物体损伤小、分辨率高等优点。
虽然TPEF成像具有一系列优点，但它仍不能消除焦点内生物组织的光漂白和光损伤。近年来发展起来的二次谐波(second harmonic generation，SHG)(2)成像技术克服了这一缺点，它利用超快激光脉冲与介质相互作用产生的倍频相干辐射作为图像信号来源，具有高分辨、高对比度的三维成像能力。在成像质量和光损方面有了显著提高，是一种理想的非侵人生物活体的成像方法。其成像过程中无能量吸收，对生物体无光损伤和光致毒，且生物组织的许多内在结构无需
收稿日期：2011-07-11，修订日期：2011-10-28
(optical coherencetomography）等联合使用，进行成像比较，实现信号互补。SHG和TPEF的激发强度与激发光的平方成正比，两种显微方法的空间分辨率相当，意味着能够从同一装置上得到这两种信号的对照模式，除了使用不同的滤光片外，二次谐波显微成像和双光子激发荧光显微成像在系统结构上完全兼容。近年来，二次谐波-双光子(SHG-TPEF)联合成像技术已经被广泛应用于生物组织和细胞的研究(35)，
二次谐波技术很早就被应用于生物组织成像()。其后，在多种生物组织中都可检测到SHG信号，如角膜?)、鼠尾肌肆(*]和牛的1型Achilles腱、人的皮肤[9]等。此外，手性分子如核酸（DNA或RNA)、蛋白质、糖元、淀粉、纤维素、磷脂等都具有手性，而它们的单体如核苷酸、氨基酸等，也都是手性分子，手性分子具有非中心对称的结构，可以产生 SHG信号，因此对核酸进行二次谐波显微成像成为可能。旱期研究表明，在商品化的DNA样品UJ和经过固定处理的前列腺癌细胞样品"中检测到了DNA产生的SHG信号。
本工作以体外培养的肿瘤细胞为实验对象，应用光谱成
基金项目：国家自热科学基金专项项目/科学部主任基金项目（30940020)资助
e-mail; luodongmei1128sina. com
作者简介：罗冬梅，1986年生，华南师范大学生物光子学研究院硕士研究生
通讯联系人e-mail;jinying@scnu.edu.cn
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