1、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（GLUT4）在肌肉細胞和脂肪細胞的葡萄糖攝取過程中起著重要作用。有研究表明，GLUT4響應(yīng)胰島素刺激向細胞膜募集，促進細胞對葡萄糖的攝取。這一過程的失調(diào)與Ⅱ型糖尿病相關(guān)。研究活細胞內(nèi)GLUT4囊泡的轉(zhuǎn)運過程，可以進一步加深對Ⅱ型糖尿病發(fā)病機理的研究，并尋找更有效的治療手段。由于三維單微粒定位技術(shù)的局限性以及所使用的熒光標(biāo)記物易于漂白且熒光強度相對較弱的缺陷，目前對GLUT4胞內(nèi)轉(zhuǎn)運機制的研究僅局限于觀察GLUT4囊泡在

2、細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運的某些短時程或者局部區(qū)域的片段。在三維空間內(nèi)對GLUT4進行長時程的實時定位，能夠為研究活細胞內(nèi)GLUT4的轉(zhuǎn)運過程提供新的證據(jù)。本文的目的就是研究和開發(fā)一種活細胞內(nèi)GLUT4囊泡納米級三維實時定位技術(shù)，為我們研究活細胞內(nèi)GLUT4轉(zhuǎn)運提供新的手段。
　　本文利用量子點（QDs）標(biāo)記活細胞內(nèi)的GLUT4。由于QDs具有激發(fā)光譜寬、發(fā)射光譜窄、熒光亮度高以及耐光漂白等優(yōu)點，所以標(biāo)記了QDs的GLUT4克服了傳統(tǒng)熒光標(biāo)記物熒

3、光圖像信噪比低及不能夠進行長時程成像觀察的缺點。同時，利用熒光點離焦圖像與離焦距離的關(guān)系，可以設(shè)計單微粒納米級三維實時定位算法，構(gòu)建單微粒納米級三維實時定位系統(tǒng)。本文主要內(nèi)容如下：
　?。?）研究QDs標(biāo)記活細胞內(nèi)GLUT4的實驗方法。通過一系列實驗，我們利用調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和試劑濃度的方法，標(biāo)記了活細胞表面的GLUT4，并觀察GLUT4在活細胞撤去胰島素刺激的狀態(tài)下胞吞進入特定細胞器的過程。通過實驗證明利用QDs標(biāo)記活細胞內(nèi)GLUT

4、4的實驗方法具有特異性強、靈敏度高、光毒性小且容易被檢測的優(yōu)點。
　?。?）設(shè)計單微粒納米級三維實時定位算法。通過實驗和計算，推導(dǎo)出實驗室所用熒光顯微成像系統(tǒng)中熒光點離焦圖像最外層圓環(huán)半徑與離焦距離的關(guān)系，并進一步推導(dǎo)出利用離焦圖像最外層圓環(huán)半徑計算離焦距離的公式。繼而為實現(xiàn)單微粒納米級三維實時定位設(shè)計圖像處理算法，包括熒光圖像的預(yù)處理算法、通過迭代的質(zhì)心算法計算熒光點X-Y平面上的位置以及測量離焦圖像最外層圓環(huán)半徑以計算熒光點離