单体和二元细菌植物染色体光传感核心模块的非线性光学特性
Diana Galiakhmetova1, Aleksandr Koviarov1, Viktor Dremin1
1Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University, Birmingham, UK.
工程化单体细菌植物染色体光传感核心模块 (PCM) 在近红外 (NIR) 成像和光遗传学中显示出更高的两光子 (2P) 光转换效率. 单体PCM在长波长激发下也表现出增强的光,这使得它们对先进的探测器具有前景.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 分子生物学分子生物学
- 视觉遗传学 视觉遗传学
- 生物光子学 生物光子学
背景情况:
- 细菌植物染色体的光传感核心模块 (PCM) 用于近红外 (NIR) 光蛋白和光遗传工具.
- 这些工具通常使用单光子激活在第一个NIR (NIR-I) 窗口中运行.
- 在第二个NIR窗口 (NIR-II) 中的双光子 (2P) 激活提供了改进的组织透,空间分辨率和信号噪声比,但对于PCM来说尚未研究.
研究的目的:
- 为了研究细菌植物染色体的双光子 (2P) 光转换,特别是DrBphP光传感核心模块 (PCM).
- 确定非线性Pr到Pfr光转换对照射波长和能量流动的依赖.
- 在不同的激发条件下比较工程化单体和自然二维DrBphP-PCM的效率和光特性.
主要方法:
- 研究了DrBphP-PCM的非线性Pr到Pfr光转换,使用波长为1180-1360nm和能量流动为41-339mJ/cm2.
- 确定了单体 (167 GM) 和二体 (170 GM) DrBphP-PCM 的 2P 吸收截面系数.
- 用405nm的短波长激发 (SWE) 和用810-890nm激光器的长波长激发 (LWE) 评估光特性,评估温度效应.
主要成果:
- 工程化单体DrBphP-PCM显示显著更高的光转换效率 (73%) 比二元DrBphP-PCM (57%).
- 单体DrBphP-PCM在LWE下表现出优异的光亮度,在37°C时增加到182%,优于二度灯.
- 随着温度的增加,SWE导致光降解,而LWE显示单体的光增强取决于温度.
结论:
- 单体DrBphP-PCM是开发NIR成像和光遗传探针的高效模板.
- 对于单体DrBphP-PCM,2P光转换和LWE光的最佳参数被确定.
- 在LWE下,单质DrBphP-PCM的增强性能表明它有可能用于先进的生物成像应用.
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