一種用于激活微生物體內光敏蛋白的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及生物工程領域，旨在提供一種用于激活微生物體內光敏蛋白的裝置。該裝置的主體結構是一張印刷電路板，印刷電路板上布設若干個完全相同的紫外發光二極管，各二極管和輔助電子元件通過印刷電路板實現連接；每個二極管的發射波長為395～415?nm，波峰為405?nm，正向導通電壓為3.5V，功率為10～40?mW，輻射角度為30度，直徑小于6?mm。本實用新型專利技術可以直接用于96孔細胞培養板或者圓形平皿中細菌的光激發，僅需要1?min光激發時間，即可通過普通的熒光顯微鏡對培養板或者平板上的細菌是否具有光敏特性進行判定。該裝置適用于表達光敏蛋白的所有微生物，只要光敏蛋白對405?nm紫外光敏感均可以使用；具有高效、簡捷、快速、方便、適用廣等特點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于生物工程領域，具體涉及一種用于激活微生物體內光敏蛋白的裝置。
技術介紹
基于光敏蛋白的超分辨率顯微成像技術是最近幾年才發現的一種分辨率可以達到納米級別、且優于激光共聚焦的單分子成像技術。該技術的原理是通過激光將原本不呈現熒光(或不釋放光子)的蛋白進行激活，激活后的蛋白可以釋放光子信號，然后采用光激活定位顯微技術PALM (Photoactivatable localization microscopy)或 STORM(Stochastic optical reconstruction microscopy)捕捉光子信號。這些光敏蛋白其實是對普通的熒光蛋白進行突變修飾，修飾后的蛋白不產生熒光或者不釋放光子，只有用405nm激光激發后才能產生熒光(即釋放光子)或者發生光轉換(即從一種顏色的熒光轉變成另外一種顏色)。目前已經報道的可以被405 nm激光激活的光敏特征的蛋白有PAGFP、PATag-RFP、PAmCherry、mKO、YPet、mEos2 (G)、Emerald、Cerulean 等。Zeiss和Nikon目前已有商業化的光激活定位顯微鏡出售，價格是激光共聚焦顯微鏡的數倍，目前在國內還沒有普及，但是作為新一代超分辨率三維成像技術，必定代表將來顯微成像技術的發展方向。由于光激活定位顯微鏡采用的是對光子信號進行捕捉，只有對光子捕捉到一定數量之后，才能實現三維成像，因此從樣品上機到完成圖像采集，通常需要2-3個小時甚至更長。因此，對于含有光敏蛋白基因的重組細菌，這些蛋白在細菌內能否正確表達、能否呈現熒光、能否釋放光子等，在進行PALM分析之前實驗者是不清楚的。從實驗者的角度考慮，其更關心的是樣品被405 nm激光激發之后必須呈現熒光。對于雖經過激光激發也不呈現任何熒光、或者激發后不發生熒光轉換的樣品都是無效樣品。這提示光敏蛋白在微生物內沒有表達；或者雖然表達，但是蛋白結構已經發生變化，不再具有光敏蛋白的特性，也無法進行PALM分析。對于這些無效的樣品，如果直接用PALM分析，從時間和資源的角度考慮是一種巨大浪費，也大大減少了激光器的壽命。因此，研究者希望能夠通過一個簡單的裝置，在PALM分析之前，借助普通的熒光顯微鏡對樣品是否具有光敏特征做出初步判斷。由于光敏蛋白必須經過405 nm激光激發后才能呈現熒光，對于生長于96孔細胞培養板或者平皿的細菌，直接用激光器發射的激光激發是不可能的，也是不現實的。因為激光器是非常精密的高價值儀器，開機時間具有使用壽命限制，不允許反復多次開啟；而且激光器發射的激光束為不足I _2的聚焦點，顯然對于96孔培養板(87x126 mm)和圓形培養皿(d=86 mm)是不合適的。激光器發射的激光只能聚焦于顯微鏡鏡頭下方的微小視野。因此，如何研發一種可以替代激光器，且能發射405 nm光譜的輔助裝置尤為必要。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種用于激活微生物體內光敏蛋白的裝置。該裝置是將特殊的微型紫外發光二極管(波峰為405 nm)通過印刷電路板(即PCB板)焊接在一起，制作成與實驗室96孔細胞培養板(或者96孔酶標板、方形培養皿)或圓形培養皿形狀一致的裝置。該裝置通過紫外光對培養的細菌菌液或者菌落表達的蛋白進行激發，進而使細菌表達的蛋白發出光子信號，呈現熒光或者發生熒光轉換。細菌發出的光子信號可以被特殊的光激活定位顯微鏡捕捉，從而實現分辨率為納米級別的單分子成像和特定蛋白精確定位。為解決技術問題，本技術的解決方案是提供一種用于激活微生物體內光敏蛋白的裝置，包括外接的電源轉換器；該裝置的主體結構是一張印刷電路板，印刷電路板上布設若干個完全相同的紫外發光二極管，各發光二極管和輔助電子元件通過印刷電路板實現連接；每個發光二極管的發射波長為395 415 nm，波峰為405 nm，正向導通電壓為3.5V，功率為10-40 mW，輻射角度為30度，二極管直徑小于6 mm。本技術中，所述印刷電路板呈正方形，紫外發光二極管的數量為96個，發光二極管布局為8 X 12的方形矩陣形式，且每個紫外燈泡的位置均與96孔酶標板上的孔的位·置相互對應。本技術中，所述印刷電路板呈圓形，紫外發光二極管的數量為49 64個，發光二極管布局為圓形矩陣形式，且最外圈的二極管所構成的圓的直徑小于圓形培養皿的直徑。本技術中，所述外接的電源轉換器是提供5 24V電壓、660 mA電源的電源轉換器。本技術可用于在進行PALM分析之前檢驗含有光敏蛋白基因的重組細菌是否具有光敏特征，或者用于細胞生物學領域關于光敏蛋白激發和熒光蛋白顏色轉換。本技術中裝置的具體應用包括以下步驟在進行PALM分析之前，將含有光敏蛋白基因的重組細菌置于96孔酶標板或圓形培養皿中，然后將所述裝置對應地擱置于96孔酶標板或圓形培養皿上，接通電源I分鐘，對重組細菌進行光激活；通過熒光顯微鏡觀察重組細菌是否呈現熒光或者熒光轉換，確定其是否具有光敏特性。本技術的有益效果是本技術可以直接用于96孔細胞培養板或者圓形平皿中細菌的光激發，僅需要I min光激發時間，即可通過普通的熒光顯微鏡對培養板或者平板上的細菌是否具有光敏特性進行判定。對于生長于試管和三角瓶等容器中液體培養基的細菌，待生長結束后根據需要直接轉移入96孔細胞培養板(或者酶標板)即可。該裝置適用于表達光敏蛋白的所有微生物，只要光敏蛋白對405 nm紫外光敏感，均可以使用該裝置，如PAGFP、PATag-RFP, PAmCherry, mKO、YPet, mEos2 (G)、Emerald、Cerulean 等。相對于
技術介紹
，本技術具有高效、簡捷、快速、方便、適用廣等特點。附圖說明圖I為本技術所述方形(96孔)光激活裝置示意圖。尺寸說明是為了幫助設計印刷線路板中各個發光二極管的排列和間距，其中外周長X外周寬=126x87 mm;內周長X內周寬=108x72 mm，發光二極管將以12x8方陣的形式排列在內周框內。每個孔直徑為9 mm并與圖3中的發光二極管位置完全對應。圖2為本技術所述圓形(49-64孔)光激活裝置示意圖。尺寸說明是為了幫助設計印刷線路板中各個發光二極管的排列和間距，其中外周直徑=100 mm;內周直徑86 mm,發光二極管排列在內周圓內。圖3為本技術所述的方形裝置PCB圖(96孔)。其中R1-R18代表電阻接口；D1-D96代表紫外發光二極管接口。圖4為本技術所述的方形裝置Schematic圖(96孔)。其中R1-R18代表電阻元件；D1_D96代表紫外發光二極管元件。 具體實施方式技術原理介紹本技術中的微生物光敏蛋白激發裝置，具有方形和圓形兩種形式(圖1、2)。其中方形外觀如圖I所不，含有96個微型紫外發光二極管。二極管發射波長為395 nm-415nm，波峰為405 nm。每個二極管的正向導通電壓為3. 5V，功率為40 mW，輻射角度為30度，二極管直徑小于6 mm ;圓形外觀如圖2所不,含有49-64個微型紫外發光二極管。采用計算機軟件，設計連接電子元件的PCB線路板外觀(lay out),以方形PCB為例(如圖3)。該PCB與圖I尺寸完全一致，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于激活微生物體內光敏蛋白的裝置，包括外接的電源轉換器，其特征在于，該裝置的主體結構是一張印刷電路板，印刷電路板上布設若干個完全相同的紫外發光二極管，各二極管和輔助電子元件通過印刷電路板實現連接；每個二極管的發射波長為395～415?nm，波峰為405?nm，正向導通電壓為3.5V，功率為10～40?mW，輻射角度為30度，二極管直徑小于6?mm。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋厚輝，方維煥，金佩華，武曉林，黃麗，桂海孌，
申請(專利權)人：浙江農林大學，
類型：實用新型
國別省市：