基于X射线激发下转换纳米材料在体激活神经元

发布时间：2021-04-26 18:11

　　对特定类型神经元的活动进行时间精确、无创和远程的控制是神经科学长期追求的目标。光遗传学技术能够在毫秒量级的时间内准确控制遗传学上靶定的神经元活性。然而目前常用的光遗传技术:基于植入光纤的方法会对实验对象的组织及行为造成损害,并且很难用于外周神经元的光刺激;基于红光的方法不能穿透深部组织;基于上转换纳米材料和近红外光遗传方法（上转换光遗传）受限于近红外光被生物组织中水大量吸收导致的低发光效率和过热现象。并且目前光遗传技术都只能实现对某个局部区域特定神经元的激活,而不能同时激活多个脑区的特定神经元。受上转换光遗传思路启发,本文利用X射线极强穿透力和无自发荧光的特点,提出一种基于下转换纳米颗粒（Downconversion nanoparticle,DCNP）的X射线激活神经元的方法,该方法通过DCNP吸收X射线发射可见光来激活视紫红质通道蛋白从而激活神经元。本文依据光遗传原理及DCNP发光机制,确定了合适的视紫红质通道蛋白以及发射光谱与其激活光谱相对应的DCNP;详细分析了纳米材料的形状、Tb³⁺掺杂浓度等性能参数及X射线管电流、电压等激发条件对纳米材料发光强度的影响... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 光遗传方法的研究意义与背景
    1.2 光遗传方法的国内外研究现状
    1.3 X射线及镧系掺杂下转换纳米材料的生物应用
    1.4 本文主要内容
2 基于下转换纳米材料的X射线激活神经元的方案设计
    2.1 光遗传学原理
    2.2 下转换纳米材料及其发光机制
    2.3 基于下转换纳米材的X射线激活神经元方案设计原理
    2.4 本章小结
3 镧系掺杂的稀土基纳米材料的发光性能及激发条件测试
    3.1 Tb3+掺杂纳米材料的发光性能测试
    3.2 稀土基纳米颗粒的生物毒性测试
    3.3 X射线激发条件对稀土基纳米颗粒荧光强度的影响
    3.4 本章小结
4 生物在体实验验证
    4.1 生物实验方案设计
    4.2 VTA脑区的验证实验
    4.3大脑皮层的验证实验
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表的论文与专利


【参考文献】：
博士论文
[1]双模式小动物成像系统关键技术研究[D]. 杨孝全.华中科技大学 2010



本文编号：3161875