CN104749142A - 一种用于ii型糖尿病药物筛选的装置 - Google Patents

Abstract

本发明基于荧光探针构建和转基因技术，提出了一种用于II型糖尿病药物筛选的装置，本发明利用光学检测手段，将药理研究从细胞水平提升到整体动物水平，并且能够对药物作用进行实时监测和分析。其包括：单色光源，连接输入光纤的一端，将单色光源的发射光引至探测点，激发探测点产生荧光；输出光纤，接收探测点的荧光；与输出光纤连接的二色分光器，由二色分光器将接收到的荧光分成红色荧光和绿色荧光；红色荧光探测器，安置在红色荧光的光路上；绿色荧光探测器，安置在绿色荧光的光路上；处理器，连接红色荧光探测器和绿色荧光探测器，接收并处理红色荧光探测器和绿色荧光探测器的信号。本发明涉及大体相同、但荧光分离光路不同的两种形式的装置。

Description

一种用于II型糖尿病药物筛选的装置

技术领域：

本发明涉及一种用于药物筛选的装置，具体地涉及一种用于II型糖尿病药物筛选的装置。

背景技术：

随着分子生物学与基因工程学的发展，人们逐渐从分子机制去研究疾病的产生机理，以期望能够找到有效治疗疾病的药物和方法。糖尿病是一种与血糖代谢相关的疾病，而生物体的肌肉组织是血糖代谢的主要部位之一，肌细胞对葡萄糖的吸收利用是血糖调控的重要途径，因此对肌细胞内与葡萄糖转运相关蛋白活动的监测，就能够反映出生物体对血糖的调控作用。糖尿病分为I型糖尿病和II型糖尿病，其中I型糖尿病是由于生物体胰岛素分泌缺乏，通过注射胰岛素治疗可以维持生命。II型糖尿病是由于体内周围组织对胰岛素不敏感(即胰岛素抵抗)，因此通过注射胰岛素的方法并不能很好地治疗II型糖尿病，于是就迫切需要一种能够提高生物体对胰岛素响应的药物。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可用于II型糖尿病药物筛选的装置。

为实现上述目的，用于II型糖尿病药物筛选的装置，其主要包括：

一单色光源，连接一输入光纤的一端，将单色光源的发射光引至探测点，激发探测点产生荧光；

至少一输出光纤，接收探测点的荧光；

二色分光器，连接输出光纤连接，由二色分光器将接收到的荧光分成红色荧光和绿色荧光；

一红色荧光探测器，安置在红色荧光的光路上；

一绿色荧光探测器，安置在绿色荧光的光路上；

一处理器，连接红色荧光探测器和绿色荧光探测器，接收并处理红色荧光探测器和绿色荧光探测器的信号。

本发明基于荧光探针构建和转基因技术，提出了一种在体动物II型糖尿病药物筛选的装置，该装置利用光学检测手段，将药理研究从细胞水平提升到整体动物水平，并且能够对药物作用进行实时监测和分析。

附图说明：

图1是本发明的装置之一的示意图；

图2是本发明的装置之二的示意图；

图3是本发明的输出光纤探头的示意图；

图4是本发明的信号处理流程图。

具体实施方式：

以下结合附图实施例对本发明做进一步详细描述。

如图1和图2所示，在使用本发明的装置前，需要先将带有双波长荧光标记的分子探针(TDimer2_IRAP131_PHI，由中国科学院生物物理研究所提供)转基因到II型糖尿病小鼠(KKA-y II型糖尿病鼠，由中国医学科学院提供)，可通过电击、病毒侵染、基因枪轰击等手段将分子探针转染到小鼠肌肉内，也可以直接利用转基因鼠进行实验。数天后，待荧光蛋白充分表达，便可将小鼠用于进行后续工作。把针形光纤探头插入小鼠1腿部肌肉2中待监测的部位并用胶带固定，针形套管中插入了光纤束22，其中一根或若干根光纤用作输入，其余光纤用作输出。单色光源或激光器产生的激发光(波长为488nm±30nm)通过光纤导入肌肉组织，由于肌细胞中大量表达了荧光蛋白，在激发光的照射下发出绿色荧光(514nm±30nm)和红色荧光(586nm±30nm)，其中绿色荧光在葡萄糖转运体上膜时强度会增加，红色荧光的强度则不会有太大的变化，产生的荧光通过光纤导回。然后用一个二色分光片或二色分光棱镜将返回的荧光分成两束，两束荧光再分别经过514nm±30nm和586nm±30nm的窄带滤波片将红色荧光和绿色荧光分离出来。也可以先用一个488±30nm的带阻滤波片将残余激发光滤出，再用一个二色分光器将红色荧光和绿色荧光分离出来。然后用光电倍增管(PMT)或雪崩光电二极管(APD)或电荷藕合器件(CCD)等检测模块分别检测两路荧光信号并输出电信号，输出信号反映了荧光强度的大小。通过数据采集卡采集信号并交给计算机(PC)处理，计算机将两个值作比值运算并归一化，得到的值反映了肌细胞对药物响应的大小。编写软件将该值绘制成与时间相关的曲线，并实时显示在显示器上，就可以对药物作用进行实时分析，从而对药物进行筛选。在激发光路和荧光光路中，可根据需要加入透镜，以实现光路耦合。

如图1和图2所示，为本发明装置的两种形式，它们大体上相同，只是在荧光分离光路上不同。图1采用的是用二色分光棱镜或二色分光片11将荧光等分成两路，然后再用514nm±30nm和586nm±30nm的窄带滤波片15、14将红色荧光和绿色荧光分离出来。图2则先经过488±30nm的带阻滤波片31将残余激发光滤出，再用一个二色分光器33将红色荧光和绿色荧光分离出来。图3为输出光纤探头的局部放大图。图3中，不绣钢针形套管26用于插入肌肉组织，并起到保护光纤的作用。在针形套管26内固定有若干光纤25a-25e，该光纤的数量根据针形套管内径而定，以大致填满套管为宜。激发光源7可以为10mW-100mW的氩离子激光器或蓝光固态激光器，也可以用普通单色光源。输出488nm的单色光束6经过透镜5耦合入光纤端4，如果用激光器做光源，且输出光束的光斑直径与光纤端直径相当，可以直接耦合入光纤。激发光经光纤3从另一端输出。见图3激发光23，激发光23通过输入光纤25a(也可以是几根输入光纤)导入，以一定的发散角(与光纤数值孔径相关，此为公知技术)照射附近区域肌细胞，由于肌细胞中大量表达了荧光蛋白，因此会发射出荧光，荧光24通过输出光纤25b-25e收集，并沿光纤3从另一端8导出。在图1中，输出荧光经透镜9准直后由二色分光棱镜或二色分光片11等分成两束荧光13和12，两束荧光13和12均为荧光10的一半。荧光13经过586nm±30nm的窄带滤波片15而得到红色荧光17，并由探测器19进行检测。另一路荧光12经过514nm±30nm的窄带滤波片14而得到绿色荧光16，并由探测器18进行检测，探测器18、19可以为光电倍增管(PMT)或雪崩光电二极管(APD)或电荷藕合器件(CCD)，且包含相应的供电电路、偏置电路、前置放大电路和放大电路。探测器18、19的输出信号均输入给处理器20，处理器20为计算机(PC)，其中装入了至少两个模拟信号输入通道的数据采集卡。也可以使用现成的集成了光电倍增管(PMT)或雪崩光电二极管(APD)或电荷藕合器件(CCD)的探测器和专门的数据采集卡。数据采集卡将两通道的值(一般为数字信号)交给计算机，计算机将两个值作比值运算并归一化，后将该值绘制成与时间相关的曲线实时显示在显示器21上。在图2中，输出荧光经透镜9准直后经过一个488±30nm的带阻滤波片31将残余激发光滤出，剩余荧光32再经二色分光器33从而分离出红色荧光35和绿色荧光34。红色荧光35和绿色荧光34分别由探测器19、18检测，探测器19、18的输出信号均输入给处理器20，处理器20为计算机(PC)，计算机信号处理流程如图4所示，计算机将两个值作比值运算并归一化，后将该值绘制成与时间相关的曲线实时显示在显示器21上，这样便可根据曲线的变化来监测药物作用的效果。

Claims (8)

1.一种用于II型糖尿病药物筛选的装置，其包括：

一单色光源，连接输入光纤的一端，将单色光源的发射光引至探测点，激发探测点产生荧光；

输出光纤，接收探测点的荧光；

输出光纤连接一二色分光器，由二色分光器将接收到的荧光分成红色荧光和绿色荧光；

一红色荧光探测器，安置在红色荧光的光路上；

一绿色荧光探测器，安置在绿色荧光的光路上；

一处理器，连接红色荧光探测器和绿色荧光探测器，接收并处理红色荧光探测器和绿色荧光探测器的信号。

2.如权利要求1所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，二色分光器为二色分光棱镜或二色分光片。

3.如权利要求1所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，单色光源为氩离子激光器或蓝光固态激光器。

4.如权利要求1所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，红色荧光探测器和绿色荧光探测器为光电倍增管、雪崩光电二极管或电荷耦合器件等信号检测模块。

5.如权利要求1所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，输出光纤与二色分光器之间连接有聚光透镜。

6.如权利要求5所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，二色分光器与聚光透镜之间安装有带阻滤光片。

7.如权利要求1所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，二色分光器与红色荧光探测之间、二色分光器与绿色荧光探测器之间各安装有窄带滤波片。

8.如权利要求1所述的用于II型糖尿病药物筛选的装置，其中，处理器为计算机。