專利名稱：用于探測淀粉樣蛋白的系統(tǒng)和方法
用于探測淀粉樣蛋白的系統(tǒng)和方法有關(guān)申請本申請 要求對2010年8月16日提交的第61/374，131號在先美國臨時專利申請和2010年12月21日提交的第61/425,490號在先美國臨時專利申請的權(quán)益；并且按照35U.S.C.§ 119或者365要求對2011年2月11日提交的第11001148.3號歐洲專利申請的優(yōu)先權(quán)。本申請也與有關(guān)以下專利申請和專利有關(guān):第11/786，514號美國專利申請、提交于2007年4月11日、現(xiàn)為第7，828，436號美國專利；以及第12/154，226號美國專利申請、提交于2008年5月21日并且公布為美國專利申請公布號2009/0041666 ;以及第7，107,092號美國專利和第7，297，326號美國專利。通過引用將所有上述專利、公布和申請的全部教導(dǎo)結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
總是希望在疾病的發(fā)展中及早探測到它們。及早探測實現(xiàn)及早治療，一般已經(jīng)證明及早治療在治療各種疾病時產(chǎn)生更高成功率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)分析人的眼睛并且具體為眼睛的晶狀體可以產(chǎn)生各種屬型的疾病的指示。具體而言，研究者已經(jīng)在阿爾茨海默病[AD]患者的眼睛的晶狀體的核上(supranucleus)中發(fā)現(xiàn)P _淀粉樣肽(P-amyloid peptide)及其聚集體。參見Goldstein等人的第7，297，326號美國專利。由于核僅為零點幾毫米的厚度，所以從晶狀體的這一區(qū)域獲得的測量需要位置準(zhǔn)確、信息具體并且采集快速。這由于人眼即使在患者注視于照射的目標(biāo)上時仍然在幾乎持續(xù)運動中而尤其成立。已經(jīng)表明0 -淀粉樣肽及其聚集體在測試哺乳動物的眼睛的核上和/或皮層晶狀體區(qū)域中的存在或者與正?？刂浦当容^的數(shù)量增加指示測試哺乳動物遭受神經(jīng)退行性疾病、比如淀粉樣紊亂或者處于發(fā)展該疾病的風(fēng)險中。目前需要用于允許及早探測淀粉樣紊亂的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于探測在哺乳動物的眼睛中的淀粉樣蛋白、比如包括聚集體的淀粉樣蛋白的方法。在一些實施例中，對淀粉樣蛋白的探測指示淀粉樣紊亂。該方法包括:用光源照射眼睛，光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到淀粉樣蛋白時至少在淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到眼睛并且具體鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白；接收包括作為照射眼睛 的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；并且至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在。在進一步有關(guān)實施例中，該方法還可以包括:至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光強度?？梢曰趶姸群蜁r間衰減速率中的至少一項來確定鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的數(shù)量。該方法還可以包括:基于由于從眼睛的組織發(fā)射的自然熒光所致的熒光信號增加來確定眼睛的眼睛界面、比如晶狀體囊的位置?？梢允褂霉庠吹恼丈鋪聿蓸友劬Φ闹辽僖粋€區(qū)域，該采樣包括執(zhí)行以下各項中的至少一項:測量整個區(qū)域；或者使用光源的照射來采樣區(qū)域內(nèi)的不同位置，采樣不同位置包括照射眼睛內(nèi)的至少一個點、平面和/或體積。該采樣可以包括采樣跨眼睛的多于一個區(qū)域的不同位置。例如可以在沿著向眼睛中深度延伸的垂直軸的接連平面中使用光源來執(zhí)行眼睛的平面掃描?？梢曰?i)遠離眼睛的具體解剖結(jié)構(gòu)、比如晶狀體囊的界面或者角膜界面的距離或者(ii)探測到強度測量的改變(斜率)來確定眼睛的核上的位置。區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在可以包括區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物與眼組織的背景自身熒光、其它非具體粒子的自身熒光以及未鍵合成像劑。該方法還可以包括:區(qū)別以下各項中的多于一項的存在或者數(shù)量中的至少一項:淀粉體-鍵合化合物；鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物；以及淀粉樣蛋白。淀粉樣蛋白可以包括聚集體或者預(yù)淀粉樣蛋白聚集體(包括肽AP卜42和/或AP卜4(|的二聚物、三聚物或者更高階低聚物)。例如淀粉樣蛋白可以包括3 -淀粉體。淀粉體樣紊亂可以包括阿爾茨海默疾病。在進一步有關(guān)實施例中，淀粉體-鍵合化合物可以包括分子轉(zhuǎn)子(rotor)、柯胺和/或柯胺衍生物、剛果紅和/或剛果紅衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺淀粉體-鍵合化合物；柯胺衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺G或者柯胺G衍生物淀粉體-鍵合化合物；硫磺素T或者硫磺素T 衍生物淀粉體-鍵合化合物；以及硫磺素S或者硫磺素S衍生物淀粉體-鍵合化合物。該方法還可以包括:僅基于熒光探測來至少區(qū)別淀粉樣蛋白的存在。該方法還可以包括:確定在眼睛的某個區(qū)域中具有具體衰減速率的光子的平均數(shù)目?？梢曰谔綔y到的熒光來確定淀粉體-鍵合化合物向眼睛的遞送速率、向眼睛遞送的淀粉體-鍵合化合物的空間分布和/或淀粉體-鍵合化合物在眼睛的角膜的界面的濃度梯度。另外，可以基于探測到的熒光來確定眼睛的水狀體中的淀粉體-鍵合化合物的空間分布和淀粉體-鍵合化合物的時間分布中的至少一個。該方法還可以包括:基于眼睛的解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少部分的自然熒光激發(fā)來確定解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少一個尺度。確定至少一個尺度可以包括以下各項中的至少一項:確定結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的厚度；確定結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的形狀；以及確定在眼睛的一個或者多個結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)之間的距離。例如確定至少一個尺度可以包括確定角膜厚度、角膜形狀、水狀體深度、晶狀體形狀或者晶狀體厚度，或者確定眼睛的晶狀體或者其它結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)部測量、比如從晶狀體的表面到皮層或者核上或者核的距離。該方法還可以包括使用光電探測器件、比如光電二極管、光電倍增器、電荷耦合器件(CCD)和增強型電荷耦合器件(ICCD)中的至少一項；例如快速雪崩光電二極管探測器來探測眼睛產(chǎn)生的熒光。該方法可以包括執(zhí)行對眼睛產(chǎn)生的熒光的時間相關(guān)單光子計數(shù)。時間相關(guān)單光子計數(shù)可以包括脈沖化光源并且基于作為時間通道單位的函數(shù)的光子計數(shù)分布來確定熒光時間衰減速率。在進一步有關(guān)實施例中，該方法可以包括:在眼睛內(nèi)掃描以確定激發(fā)的自然熒光并且由此確定眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域；并且使用光源的照射來采樣眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域，該采樣包括執(zhí)行以下各項中的至少一項:測量至少一個區(qū)域的至少一個全部區(qū)域；或者使用光源的照射來采樣至少一個區(qū)域內(nèi)的不同位置，采樣不同位置包括照射至少一個區(qū)域內(nèi)的點、平面或者體積中的至少一項；其中采樣用于至少針對在至少一個采樣的區(qū)域內(nèi)的、鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光強度和熒光時間衰減速率。例如該方法可以包括:執(zhí)行深入眼睛中的軸向掃描(Z-掃描)以確定沿著軸向掃描的每個點的、激發(fā)的自然熒光并且由此確定眼睛中的至少一個感興趣的位置；并且在與軸向掃描的方向垂直的接連平面中使用光源來執(zhí)行眼睛的平面掃描以至少針對在每個平面掃描的每個點的、鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光確定熒光強度和熒光時間衰減速率。該方法可以實現(xiàn)在眼睛內(nèi)實時搜尋指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白。在進一步有關(guān)實施例中，該方法還可以包括:針對眼睛中的鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域用適當(dāng)波長的光照射眼睛；并且針對眼睛中的鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測從眼睛接收的適當(dāng)波長的光。淀粉體-鍵合化合物可以是化合物#11。激發(fā)光譜可以具有約470nm的峰值，照射眼睛的波長在激發(fā)光光譜的峰值加上或者減去約20nm內(nèi)，并且發(fā)射光譜可以具有約580nm的峰值，探測從眼睛接收的光的波長是在發(fā)射光譜的峰值加上或者減去約20nm內(nèi)。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，提供一種用于探測哺乳動物的眼睛中的淀粉樣蛋白的設(shè)備。該設(shè)備包括:光源，被配置用于發(fā)射用于照射眼睛的光，光具有光波長、光偏振或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到淀粉樣蛋白時至少在淀粉體鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到眼睛并且具體鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白；以及光學(xué)單元，被配置用于接收包括作為對眼睛的照射的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光并且至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在。在進一步有關(guān)實施例中，光學(xué)單元可以被配置用于針對以下各項中的至少一項來確定時間衰減速率:分子轉(zhuǎn)子淀粉體-鍵合化合物；剛果紅或者剛果紅衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺淀粉體-鍵合化合物；柯胺衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺G或者柯胺G衍生物淀粉體-鍵合化合物； 硫磺素T或者硫磺素T衍生物淀粉體-鍵合化合物；以及硫磺素S或者硫磺素S衍生物淀粉體-鍵合化合物。光學(xué)單元可以至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光強度。光學(xué)單元可以被配置用于基于強度和時間衰減速率中的至少一項來確定鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的數(shù)量。光學(xué)單元可以被配置用于確定在眼睛的某個區(qū)域中具有具體衰減速率的光子的平均數(shù)目。光源可以包括脈沖式激光器。該設(shè)備還可以包括:光學(xué)掃描單元，被配置用于在眼睛中的位置之上掃描來自光源的光。光學(xué)掃描單元可以包括在平移臺上裝配的物鏡和包括電流計鏡的掃描器。光學(xué)掃描單元可以被布置用于使用光源的照射來采樣眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域，該采樣包括執(zhí)行以下各項中的至少一項:測量至少一個區(qū)域的至少一個全部區(qū)域；或者使用光源的照射來采樣至少一個區(qū)域內(nèi)的不同位置，采樣不同位置包括照射至少一個區(qū)域內(nèi)的點、平面或者體積中的至少一項。光學(xué)掃描單元可以被布置用于掃描跨眼睛的多于一個區(qū)域的不同位置。在一個示例中，光學(xué)掃描單元可以被布置用于在沿著向眼睛中深度延伸的垂直軸的接連平面中使用光源來執(zhí)行眼睛的平面掃描。該設(shè)備還可以包括:光電探測器單元，用于探測從眼睛發(fā)射的熒光、比如光電二極管、光電倍增器、電荷耦合器件(CCD)和增強型電荷耦合器件(ICCD)中的至少一項；例如快速雪崩光電二極管探測器。在進一步有關(guān)實施例中，該設(shè)備可以包括:時間相關(guān)單光子計數(shù)模塊，從光電探測器單元接收電信號，電信號指示來自眼睛的熒光的光子計數(shù)。該設(shè)備可以包括:至少一個處理器模塊，被配置用于基于作為時間通道單位的函數(shù)的光子計數(shù)分布來確定熒光時間衰減速率。光學(xué)單元可以被配置用于區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物與眼組織的背景自身熒光和其它非具體粒子的自身熒光以及未鍵合淀粉體-鍵合化合物。光學(xué)單元可以被配置用于區(qū)別以下各項中的多于一項的存在或者數(shù)量中的至少一項:淀粉體-鍵合化合物；鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物；以及淀粉樣蛋白。淀粉樣蛋白可以包括聚集體或者預(yù)淀粉樣蛋白聚集體。例如淀粉樣蛋白可以包括β_淀粉體。淀粉樣紊亂可以包括阿爾茨海默疾病。在進一步有關(guān)實施例中，光學(xué)單元可以被配置用于僅基于探測到的熒光來區(qū)別至少淀粉樣蛋白的存在。光學(xué)單元可以被配置用于基于探測到的熒光來確定淀粉體-鍵合化合物向眼睛的遞送速率、向眼睛遞送的淀粉體-鍵合化合物的空間分布和/或淀粉體-鍵合化合物在眼睛的角膜的界面的濃度梯度。光學(xué)單元可以被配置用于基于探測到的熒光來確定眼睛的水狀體中的淀粉體-鍵合化合物的空間分布和淀粉體-鍵合化合物的時間分布中的至少一個。光學(xué)單元可以被配置用于基于由于從眼睛的組織發(fā)射的自然熒光所致的熒光信號增加來確定眼睛的眼睛界面、比如晶狀體囊的位置。光學(xué)單元可以被配置用于基于
(i)遠離眼睛的具體解剖結(jié)構(gòu)、比如晶狀體囊的界面或者角膜界面的距離或者(ii)探測到強度測量的改變(斜率)來確定眼睛的核上的位置。光學(xué)單元可以被配置用于基于眼睛的解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少部分的自然熒光激發(fā)來確定解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少一個尺度，其中確定至少一個尺度可以包括以下各項中的至少一項:確定結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的厚度；確定結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的形狀；以及確定在眼睛的一個或者多個結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)之間的距離。
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在進一步有關(guān)實施例中，光學(xué)單元可以被配置用于在眼睛內(nèi)掃描以確定激發(fā)的自然熒光并且由此確定眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域；并且使用光源的照射來采樣眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域，該采樣包括執(zhí)行以下各項中的至少一項:測量至少一個區(qū)域的至少一個全部區(qū)域；或者使用光源的照射來采樣至少一個區(qū)域內(nèi)的不同位置，采樣不同位置包括照射至少一個區(qū)域內(nèi)的點、平面或者體積中的至少一項；其中采樣用于至少針對在至少一個采樣的區(qū)域內(nèi)的、鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光強度和熒光時間衰減速率。例如光學(xué)單元可以被配置用于確定深入眼睛中的軸向掃描(Z-掃描)的每個點的、激發(fā)的自然熒光并且由此確定眼睛中的至少一個感興趣的位置；并且在與Z-掃描的方向垂直的接連平面中使用光源至少針對在眼睛的每個平面掃描(xy-掃描)集合中的每個點的、鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光強度和熒光時間衰減速率。該設(shè)備可以被配置用于實現(xiàn)在眼睛內(nèi)實時搜尋指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白。在進一步有關(guān)實施例中，光源可以被配置用于針對眼睛中的鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域發(fā)射適當(dāng)波長的光，并且光學(xué)單元可以被配置用于針對眼睛中的鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測適當(dāng)波長的光。淀粉體-鍵合化合物可以是化合物#11。激發(fā)光譜可以具有約470nm的峰值，光源被配置用于發(fā)射在激發(fā)光光譜的峰值加上或者減去約20nm內(nèi)的光，并且發(fā)射光譜可以具有約580nm的峰值，光學(xué)單元被配置用于探測在發(fā)射光譜的峰值加上或者減去約20nm內(nèi)的光。淀粉樣蛋白可以指示淀粉樣紊亂。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，提供一種診斷哺乳動物、例如靈長類(比如人類)、犬科、貓科、綿羊科、?？频戎械牡矸蹣游蓙y或者其傾向的方法。該方法包括:用光源照射哺乳動物的眼睛，光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白時至少在淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到眼睛并且具體鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白；接收包括作為照射眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；并且至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在。淀粉體-鍵合化合物到眼睛中的淀粉樣蛋白的鍵合與正常鍵合控制水平比較的增加指示哺乳動物中的淀粉樣紊亂或者發(fā)展淀粉樣紊亂的風(fēng)險的診斷。淀粉樣紊亂可能是阿爾茨海默疾病。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，提供一種用于標(biāo)識哺乳動物的眼睛的解剖結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括:用光源照射眼睛，光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在眼睛的解剖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生自然熒光；并且確定在眼睛內(nèi)用光源的照射產(chǎn)生的自然熒光的最大強度改變位置，該確定允許基于自然熒光的最大強度改變位置來標(biāo)識解剖結(jié)構(gòu)。在一個具體實施例中，在這樣的方法中使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的這里描述的設(shè)備。在進一步有關(guān)實施例中，解剖結(jié)構(gòu)可以包括眼睛的前段的解剖結(jié)構(gòu)。標(biāo)識解剖結(jié)構(gòu)可以包括確定解剖界面的位置、比如基于確定自然熒光的最大強度增加的位置來確定眼睛的晶狀體囊的界面的位置。標(biāo)識解剖結(jié)構(gòu)可以包括基于光源在眼睛中產(chǎn)生的自然熒光來確定角膜厚度、角膜形狀、水狀體深度、晶狀體形狀、晶狀體厚度中的至少一項以及眼睛的晶狀體的子結(jié)構(gòu)(例如晶狀體囊、皮層、核上、核)的厚度和/或形狀；并且可以包括確定在眼睛的至少兩個解剖結(jié)構(gòu)之間的眼內(nèi)距離。該方法還可以包括:使用光源以在哺乳動物的眼睛中探測指示淀 粉樣紊亂的淀粉樣蛋白。該方法可以包括:用光源照射哺乳動物的眼睛，光源還包括波長性質(zhì)、極化性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白時至少在淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到眼睛并且具體鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白；接收包括作為照射眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；并且至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在。區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在可以包括區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物與眼組織的背景自身熒光和其它非具體粒子的自身熒光以及未鍵合淀粉體-鍵合化合物。該方法可以實現(xiàn)在眼睛內(nèi)實時搜尋指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白。該方法可以包括:針對用于鍵合到眼睛中的淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域用適當(dāng)波長的光照射眼睛；并且針對用于鍵合到眼睛中的淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測從眼睛接收的適當(dāng)波長的光。淀粉體-鍵合化合物可以是化合物#11。激發(fā)光譜可以具有約470nm的峰值，照射眼睛的波長是在激發(fā)光光譜的峰值加上或者減去約20nm內(nèi)，并且發(fā)射光譜可以具有約580nm的峰值，探測從眼睛接收的光的波長是在發(fā)射光譜的峰值加上或者減去約20nm內(nèi)。
在進一步有關(guān)實施例中，一種方法可以允許至少基于時間衰減速率來在眼睛中的具有相似熒光光譜的至少兩個不同熒光團之間區(qū)別，相似熒光光譜包括在發(fā)射光譜和激發(fā)光譜中的顯著重疊中的至少一項。一種方法還可以包括:在兩個維度中表示至少一個熒光團的熒光強度和壽命衰減中的至少一項的分布。另外，一種方法可以包括:基于至少一個熒光團的熒光強度和壽命衰減中的至少一項來確定眼睛中的鍵合光子數(shù)目和未鍵合光子數(shù)目。一種方法可以包括:在兩個維度中表示鍵合到蛋白的淀粉體-鍵合化合物和未鍵合到蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光強度和壽命衰減的分布?？梢詫⒃趦蓚€維度中的表示與掃描儀和激光器中的至少一項同步。該方法還可以包括:通過在眼睛的具體區(qū)域內(nèi)平均與具體壽命衰減關(guān)聯(lián)的熒光強度來確定參數(shù)。此外，該方法還可以包括:沿著共焦路徑將對準(zhǔn)光源與眼睛對準(zhǔn)以確定眼睛內(nèi)的參考點。在根據(jù)本發(fā)明的又一實施例中，提供一種用于確定眼組織中的蛋白上的鍵合熒光團的方法。該方法包括:用光源照射眼組織，光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到蛋白時至少在淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到眼組織并且具體鍵合到蛋白；接收包括作為照射眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；并且至少針對鍵合到蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到蛋白的淀粉體-鍵合化合物的在眼睛組織中的存在。


將從對如附圖中所示本發(fā)明的示例實施例的以下更具體描述中清楚前述內(nèi)容，在附圖中，相似標(biāo)號貫穿不同視圖指代相同部分。附圖未必按比例，代之以強調(diào)示例說明本發(fā)明的實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在執(zhí)行用于在眼睛的Z-掃描中探測晶狀體界面的算法期間測量的熒光強度比對偏移的圖形，并且圖2B是圖2A的圖形的一階導(dǎo)數(shù)的圖形。圖3A和3B是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的確定熒光衰減時間的圖形。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用時間-相關(guān)單光子計數(shù)的示意圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可以用作熒光淀粉體-鍵合化合物的化合物#11的結(jié)構(gòu)。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的設(shè)備獲得的熒光淀粉體-鍵合化合物、即化合物#11的熒光直方圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例獲得的化合物#11的熒光壽命圖像及其對應(yīng)強度圖像的圖。圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的淀粉體-鍵合化合物和鍵合到聚集體肽的淀粉體-鍵合化合物的熒光壽命圖像。
圖SB是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖8A的熒光壽命圖像的用于淀粉體-鍵合化合物和鍵合到聚集體肽的淀粉體-鍵合化合物的對應(yīng)熒光壽命直方圖的圖。圖9A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的與活體研究中在兔子中測量的熒光淀粉體-鍵合化合物#11有關(guān)的具體衰減速率的光子頻率的繪圖。圖9B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的與圖9A的研究對應(yīng)的突光直方圖。圖1OA和IOB是示出在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實驗中在兔子的研究期間在服藥之后的一天的用于基線的早上和在這一天的結(jié)束時測量的與熒光淀粉體-鍵合化合物、即化合物#11有關(guān)的具體衰減速率的光子頻率的繪圖。圖1IA和IlB是在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實驗中在動物研究的基線和在第四天的結(jié)束之后取得的兩幅熒光壽命圖像。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熒光淀粉體-鍵合化合物、即化合物#11在470nm被激發(fā)時的發(fā)射光譜。
具體實施例方式對本發(fā)明的示例實施例的描述如下。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種用于非入侵、及早和可靠探測可能形成或者已經(jīng)形成為聚集體的淀粉樣蛋白的系統(tǒng) 和方法。在一些實施例中，對淀粉樣蛋白和/或聚集體的探測指示淀粉樣紊亂。淀粉樣紊亂包括AD、家族性AD、散發(fā)性AD、克雅氏病、變體克雅氏病、海綿狀腦病、朊蛋白病(包括羊癢病、瘋牛病和其它獸醫(yī)疾病)、帕金森疾病、亨廷頓疾病(和三核苷酸重復(fù)性疾病)、肌萎縮側(cè)索硬化癥、唐氏綜合征(21三體綜合癥)、皮克病(額顳癡呆)、路易體疾病、具有腦鐵積聚的神經(jīng)退化(蒼白球黑質(zhì)紅核變性病)、共核蛋白病(包括帕金森疾病、多系統(tǒng)萎縮癥、具有路易體的癡呆和其它疾病)、神經(jīng)元核內(nèi)包涵體病、Tau病(包括進行性核上性麻痹、皮克病、皮質(zhì)基底節(jié)變性、遺傳額顳癡呆(有或者無帕金森病)、病前神經(jīng)退行性狀態(tài)和關(guān)島型肌萎縮側(cè)索硬化/帕金森病癡呆綜合癥)。這些紊亂可以獨自或者在各種組合中出現(xiàn)。淀粉樣蛋白分析也對探測有用傳染性海綿狀腦病(TSE)，這些TSE是以腦部的致命海綿狀神經(jīng)退化為特征的朊病毒介導(dǎo)的疾病并且與嚴(yán)重和致命神經(jīng)體征和癥狀關(guān)聯(lián)。TSE朊病毒疾病包括克雅氏病(CJD);新變體克雅疾病(nv-CJD)；Gertsmann-Straussler-Scheinker綜合癥；致命家族失眠癥；庫魯?。话柵乃咕C合癥；牛腦海綿狀病(BSE);羊癢病；以及慢性消耗性疾病(CWD)?？梢葬槍Σ溉閯游铩⒗珈`長類(比如人類)、犬科、貓科、綿羊類、牛類等的眼組織執(zhí)行診斷方法。待測個體(例如人類對象)包括疑似遭受這樣的紊亂(患者)或者處于發(fā)展這樣的紊亂的風(fēng)險的人士。例如使用這里描述的技術(shù)來測試具有AD家族史或者其它風(fēng)險因素、比如高齡的個體。也可以測試未知遭受這樣的紊亂或者處于發(fā)展這樣的紊亂的風(fēng)險的個人。通過使哺乳動物(例如人類對象)的眼組織接觸鍵合到淀粉樣蛋白、例如β -淀粉體(Αβ)的熒光團化合物來執(zhí)行診斷方法?！暗矸蹣拥鞍住币馕吨鵁o論淀粉樣蛋白是否被聚集(完全或者部分)，與AD神經(jīng)炎老年斑關(guān)聯(lián)的蛋白或者肽。優(yōu)選地，淀粉樣蛋白是淀粉樣前體蛋白(APP)或者(自然出現(xiàn)的)的APP蛋白水解分裂產(chǎn)物、比如Aβ。APP分裂產(chǎn)物包括Αβ 1-40、Αβ 2-40、Αβ 1-42以及氧化或者交聯(lián)的A β。熒光團化合物也可以鍵合到自然出現(xiàn)的APP和Αβ變體，這些變體包括單核苷酸多態(tài)(SNP)變體。熒光團化合物可以、但是無需必然地鍵合到β_淀粉體聚集體?？梢栽谕ㄟ^引用將全部公開內(nèi)容結(jié)合于此的、Goldstein等人的“Cytosolic β -amyloid deposition and supranuclear cataracts inlenses from people with Alzheimer’s disease, ^Lancet 2003 ；361:1258-65 中發(fā)現(xiàn)對鍵合到β_淀粉體聚集體的熒光團的討論。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)包含Αβ (在AD中積累的致病蛋白)的聚集體在阿爾茨海默疾病患者的晶狀體內(nèi)以及腦部中形成核上/深皮層白內(nèi)障。Αβ沉積物在晶狀體皮層纖維細胞的胞液內(nèi)聚集為細胞內(nèi)聚集體。已經(jīng)表明晶狀體Αβ在與正常成人腦部中的水平可比較的水平在成年人類晶狀體內(nèi)作為可溶表觀單體和二聚種屬而存在。大比例的晶狀體Αβ鍵合到包括充分晶狀體結(jié)構(gòu)蛋白α B-結(jié)晶體的其它晶狀體蛋白。Αβ和α B-結(jié)晶體表現(xiàn)體外納摩爾分子間的鍵合親合性并且從甲酸處理的人類晶狀體勻漿共免疫沉淀從而指示強蛋白-蛋白締合。人類Αβ 1-42促進晶狀體蛋白聚集而β_片含量增加。金屬螯合或者反應(yīng)氧種屬清除劑阻礙A β -增效晶狀體蛋白聚集、因此證實在這一晶狀體蛋白聚集過程中和在AD中的核上白內(nèi)障形成中涉及到金屬蛋白氧化還原反應(yīng)。數(shù)據(jù)指示在Αβ與晶狀體蛋白之間的病理互作用出現(xiàn)。另外，晶狀體中的這些Αβ中介反應(yīng)指示淀粉樣Αβ種屬、特別地為在AD病理生理學(xué)中顯著地涉及到的人類Αβ 1-42種屬是培育晶狀體蛋白聚集和核上/皮層白內(nèi)障形成的有效促氧化劑肽。可以在通過引用將全部教導(dǎo)結(jié)合于此的、Goldstein等人的第7，107，092號美國專利中發(fā)現(xiàn)關(guān)于蛋白聚集和白內(nèi)障形成的進一步信息。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，熒光團化合物到眼組織、例如晶狀體細胞的細胞內(nèi)隔間的鍵合與正常鍵合控制水平比較的增加指示哺乳動物遭受AD或者處于發(fā)展AD的風(fēng)險。如這里所用，“熒光團”或者“熒光團化合物”是在用某個波長和/或偏振性質(zhì)的光來照射時具有希望的熒光特性的任何物質(zhì) 。優(yōu)選地，在這里討論的技術(shù)中，熒光團是“淀粉體-鍵合化合物”，這如這里所用意味著鍵合到淀粉樣蛋白的化合物，其中“淀粉樣蛋白”定義如上。這樣的熒光團可以是在暴露于某一波長和/或偏振性質(zhì)的光時自然地發(fā)熒光的淀粉體-鍵合化合物。備選地或者附加地，熒光團可以是包括與淀粉體-鍵合化合物部分組合的熒光標(biāo)記部分的化合物，其中淀粉體-鍵合化合物部分組合將一般在缺乏熒光標(biāo)記時未表現(xiàn)希望的熒光特性。在一個實施例中，熒光團具有以下性質(zhì):在其中使用熒光團的任何介質(zhì)中表現(xiàn)良好可溶性；穿透眼睛的角膜；并且鍵合到淀粉樣蛋白。熒光團可以在鍵合到淀粉體時和在未鍵合時具有不同熒光特性。例如熒光團的熒光光譜強度和時間衰減速率可以在熒光團鍵合到淀粉體時與它未鍵合時比較有所改變。(下文結(jié)合圖5進一步討論的)化合物#11是這樣的熒光團，其中時間衰減速率在化合物鍵合到淀粉體時與它未鍵合時比較有所改變?？梢栽谕ㄟ^引用將全部公開內(nèi)容結(jié)合于此的、J.Sutharsan等人的“Rational Designof Amyloid Binding Agents Based on the Molecular Rotor Motif,”ChemMedChem 2010,5,56-60中發(fā)現(xiàn)對熒光團、特別是化合物#11的這樣性質(zhì)的進一步討論。優(yōu)選地，熒光團化合物鍵合到Αβ 1-42或者淀粉樣前體蛋白(APP)的另一片段。熒光團化合物與其它包含β_折疊片的蛋白比較可以優(yōu)選地鍵合到淀粉樣蛋白。如上文所言，熒光團化合物可以包含熒光探針或者可以充當(dāng)未添加熒光探針的熒光團。例如熒光探針或者熒光團可以是柯胺或者柯胺衍生物化合物、比如K反式，反式)，-1-溴-2，5-雙-(3-羥基羰基-4-羥基)苯乙烯基苯(BSB)}。在一個具體實施例中，熒光團可以是(下文結(jié)合圖5進一步討論的)化合物#11，該化合物是根據(jù)分子轉(zhuǎn)子基序的熒光化合物。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，淀粉體-鍵合化合物可以是分子轉(zhuǎn)子、柯胺和/或柯胺衍生物。示例熒光團在(通過完全引用而結(jié)合于此的)第6，849，249號美國專利中有討論并且包括柯胺或者柯胺衍生物化合物、比如{(反式，反式)，_1_溴-2，5-雙-(3-輕基羰基-4-輕基)苯乙烯基苯(BSB)}。柯胺G及其衍生物在本領(lǐng)域中已知(例如第6，133，259 ;6，168，776 ;6，114，175號美國專利)。這些化合物鍵合到Αβ肽、但是無熒光性。診斷方法可以利用熒光淀粉體-鍵合柯胺G衍生物以探測眼睛中的Αβ肽。也可以使用生物可用的熒光探針。這樣的熒光團和探針例如可從 Molecular Probes, Inc.，Eugene, OR, U.S.A 在商業(yè)上獲得。一些染料、例如 X-34 或者K反式，反式)，-1-溴-2，5-雙-(3-羥基羰基-4-羥基)苯乙烯基苯(BSB)} (Styren等人的 2000，J.Histochem.48:1223-1232 ；Link 等人的 2001，Neurobiol.Aging 22:217-226 ；以及 Skrovonsksy 等人的 2000, Proc.Natl.Acad.Sc1.U.S.A.97:7609-7614)已經(jīng)用來分析腦組織(但是并非眼組織)。這些探針在藍-綠色范圍中發(fā)光，因此在診斷上相關(guān)的熒光水平超過人類晶狀體自身熒光在藍-綠色范圍中的數(shù)量。其它可用化合物包括可探測含甲氧基齊U、比如Me-X04(l，4-雙(4’ -羥基苯乙烯基)_2_甲氧基苯)。其它含甲氧基劑例如包括柯胺或者柯胺衍生物化合物、比如K反式，反式)，-1-溴_2，5-雙-(3-羥基羰基-4-羥基)苯乙烯基苯(BSB) }。在各自通過完全引用而結(jié)合于此的、Mathis等人的Curr.Pharm.Des.，vol.10(13):1469-93(2004);第 6，417，178 ;6，168，776 ;6，133，259 ;以及 6，114，175號美國專利中描述這樣的化合物。也可以使用其它淀粉體-鍵合探針、比如硫磺素T、硫磺素S、剛果紅染料、前述示例的衍生物或者其它衍生物。可以在通過引用將全部教導(dǎo)結(jié)合于此的、Goldstein等人的第7，297，326號美國專利中發(fā)現(xiàn)關(guān)于可探測標(biāo)記化合物的進一步信息。此外，可以在公開號為2008/0088795的美國專利申請、公開號為2009/0041666的美國專利申請和第7，107，092號美國專利中發(fā)現(xiàn)關(guān)于前文的進一步信息，通過引用將這些申請和專利的全部教導(dǎo)結(jié)合于此。在一個具體實施例中，熒光團可以是(下文結(jié)合圖5進一步討論的)化合物#11?？梢栽贕oldstein等人的第7，297, 326號美國專利、Goldstein等人的第7，107,092號美國專利和Goldstein等人的第6，849，249號美國專利中發(fā)現(xiàn)關(guān)于有關(guān)方法、淀粉樣紊亂、淀粉樣蛋白和熒光團化合物的進一步信息，通過引用將所有這些專利的全部教導(dǎo)結(jié)合于此。此外，可以在公開號為2008/0088795的美國專利申請、公開號為2009/0041666的美國專利申請中發(fā)現(xiàn)關(guān)于前文的進一步信息，通過引用將這些申請的全部教導(dǎo)結(jié)合于此。這里提供的方法還可以包括將在熒光團送服之后的測試患者晶狀體熒光與適當(dāng)控制相比較。適當(dāng)控制的示例包括非AD對象(或者個體群體)的內(nèi)生自身熒光或者非AD對象(或者非AD對象群體)在熒光團送服之后的熒光水平。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以將基于這里公開的技術(shù)發(fā)現(xiàn)存在于眼睛中的淀粉樣蛋白量與指示象征 疾病狀況或者發(fā)展疾病狀況的風(fēng)險的淀粉樣蛋白數(shù)量的統(tǒng)計分析相比較。不希望限于理論，認(rèn)為健康成人通常在眼睛的晶狀體的核上區(qū)域中具有至少某一最小淀粉樣蛋白水平。這里公開的技術(shù)因此可以用來確定個體在眼睛中是否具有在眼睛中的淀粉樣蛋白的正?？刂扑揭陨系慕y(tǒng)計顯著水平的眼睛中的淀粉樣蛋白量。可以在通過引用將全部公開內(nèi)容結(jié)合于此的、Goldstein等人的“Cytosolic β -amyloiddeposition and supranuclear cataracts in lenses from people with Alzheimer’ sdisease,"Lancet 2003 ；361:1258-65中發(fā)現(xiàn)對患有阿爾茨海默疾病的個人的眼睛中的淀粉樣蛋白沉積的研究。如下文結(jié)合實驗#1進一步討論的那樣，已經(jīng)表明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例能夠在鍵合到淀粉樣蛋白時的淀粉體-鍵合化合物與未鍵合淀粉體-鍵合化合物之間區(qū)別。具體而言，在實驗#1中的結(jié)果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)未鍵合熒光淀粉體-鍵合化合物一這里為化合物#11——的例如1.4納秒的時間衰減速率；以及在鍵合到淀粉樣蛋白——這里為聚集β -淀粉樣(Αβ )肽——時的淀粉體-鍵合化合物的例如2.25納秒的時間衰減速率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對未鍵合淀粉體-鍵合化合物、即化合物11的探測可以由1.4納秒加上或者減去0.3納秒的時間衰減速率指示，而對鍵合到淀粉樣蛋白的鍵合淀粉體-鍵合化合物、即化合物11的探測可以由2.25納秒加上或者減去0.3納秒的時間衰減速率指示?？梢允褂闷渌糜趨^(qū)別淀粉體-鍵合化合物與淀粉樣蛋白的衰減速率和置信水平。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供給一種用于探測眼睛的晶狀體中的淀粉體-鍵合化合物標(biāo)記的β_淀粉樣(Αβ)蛋白的熒光成像方法和設(shè)備及其使用。在一個方面中，這里提供的一種設(shè)備是一種運用與壽命光譜學(xué)組合的熒光掃描機制以實現(xiàn)熒光分子探測并且提供關(guān)于它們的空間分布以及關(guān)于它們的周圍環(huán)境的性質(zhì)的信息的光學(xué)成像設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該設(shè)備、例如多功能光學(xué)掃描突光系統(tǒng)實現(xiàn)基于眼睛的前段的解剖結(jié)構(gòu)的自然熒光激發(fā)來標(biāo)識它們；并且可以提供關(guān)于眼睛的前段的空間信息、比如角膜厚度和晶狀體形狀并且可以提供眼內(nèi)距離。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種多功能光學(xué)掃描系統(tǒng)提供用于眼睛中的外生熒光淀粉體-鍵合化合物的活體眼的藥物動力學(xué)考察工具而不限于淀粉樣蛋白。例如該系統(tǒng)可以確定淀粉體-鍵合化合物在角膜界面、比如淚膜/角膜上皮界面的梯度濃度。另外，該系統(tǒng)可以確定關(guān)于水狀體中的淀粉體-鍵合化合物的生物可用性的空間和時間信
肩、O·另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種多功能光學(xué)掃描系統(tǒng)允許探測探測熒光分子并且基于它們的光學(xué)特征、比如熒光衰減時間(O在它們之間區(qū)分。該系統(tǒng)允許探測鍵合到眼睛的晶狀體中的Αβ的標(biāo)記熒光淀粉體-鍵合化合物；探測眼睛中的自然熒光；以及在(i)鍵合到眼睛的晶狀體中的Αβ的標(biāo)記熒光淀粉體-鍵合化合物與(ii)眼睛中的自然熒光之間鑒別。如這里所用，“自然熒光”表示眼睛中的可以獨立于引入的成像劑而出現(xiàn)的自然熒光。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)設(shè)備的示意圖。熒光激發(fā)由高數(shù)值孔徑物鏡101向眼睛中聚焦的脈沖式激光束實現(xiàn)。利用快速雪崩光電二極管探測器(APD) 102通過共焦配置通過使用時間相關(guān)單光子計數(shù)(TCSPC)技術(shù)來探測熒光。通過使用短光脈沖以反復(fù)地激發(fā)樣本(眼睛)103并且記錄作為時間的函數(shù)的后續(xù)熒光發(fā)射來執(zhí)行TCSPC。這通常在納秒時標(biāo)上出現(xiàn)。在圖1的實施例中，通過使用平移臺104在軸上掃描物鏡101來執(zhí)行對晶狀體的解剖結(jié)構(gòu)的標(biāo)識。在沿著掃描的每個點測量信號以便揭示前段、比如角膜、晶狀體囊和晶狀體的核上區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)。此外，該掃描提供關(guān)于向核上涂抹的外生淀粉體-鍵合化合物的藥物動力學(xué)的信息。這樣的信息不僅提供淀粉體-鍵合化合物的空間和時間信息而且提供穿透經(jīng)過角膜并且進入水狀體中的淀粉體-鍵合化合物的濃度。在圖1的實施例中，一旦根據(jù)在沿著軸向掃描的每個點測量的激發(fā)的自然熒光已知眼睛中的感興趣的位置，就使用電流計鏡105的集合在與光軸垂直的平面(xy)中執(zhí)行另一掃描。為了保證向二維掃描的對應(yīng)部位分配測量的熒光衰減曲線，同步電流計集合掃描與激光脈沖和用于時間相關(guān)個別光子計數(shù)的光探測。這樣的xy-掃描揭示具有對于每個部位(像素)的熒光衰減時間信息的圖像。在圖1的實施例中，可以使用專用的專門化硬件模塊和/或使用特殊編程的用于執(zhí)行模塊功能的通用計算機來實施一個或者多個模塊，該模塊例如包括幀抓取器模塊、TCSPC模塊、τ計算模塊和掃描器控制模塊。通用計算機和/或一個或者多個專門化硬件模塊可以經(jīng)由對于模塊功能適合的數(shù)據(jù)線纜和數(shù)據(jù)端口從彼此接收數(shù)據(jù)。在圖1的實施例中，為了時間相關(guān)個別光子計數(shù)，針對晶狀體的每個掃描位置登記自身熒光的衰減曲線，因此可以基于熒光團的熒光衰減時間以及它們的強度來評估和分析它們的分布的二維表示。計算的衰減時間的圖像可以由偽色編碼并且可以疊加于強度圖像上用于更好的臨床解釋。由于熒光衰減時間是用于每個熒光分子的特性，所以可以確定和分離在采樣體積中激發(fā)的熒光團(分離淀粉體-鍵合化合物與晶狀體的自然熒光)。通過組合熒光強度和壽命測量，獲得額外信息維度以在若干熒光標(biāo)簽之間鑒別。如這里討論的那樣，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種設(shè)備可以包括光源。如這里所用，“光源”可以是可以被配置用于以如下方式發(fā)射用于照射眼睛的如下光的任何光源，該光具有適合于在至少淀粉體-鍵合化合物鍵合到淀粉樣蛋白時在淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光的光波長和偏振中的至少一項，該方式使得可以隨后基于作為照射的結(jié)果而接收的熒光來確定熒光時間衰減速率。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，光源可以被配置用于針對用于鍵合到眼睛中的淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域發(fā)射適當(dāng)波長的光，并且光學(xué)單元可以被配置用于針對用于鍵合到眼睛中的淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測適當(dāng)波長的光。例如當(dāng)?shù)矸垠w-鍵合化合物是化合物#11時，激發(fā)光譜具有約470nm的峰值，并且光源可以被配置用于在約470nm的峰值加上或者減去20nm內(nèi)、比如在470nm加上或者減去5nm、加上或者減去10nm、加上或者減去15nm或者加上或者減去20nm內(nèi)發(fā)射光。另外，用于化合物#11的發(fā)射光譜具有約580nm的峰值，并且光學(xué)單元可以被配置用于在約580nm的峰值加上或者減去20nm內(nèi)、比如在580nm加上或者減去5nm、加上或者減去10nm、加上或者減去15nm或者加上或者減去20nm內(nèi)探測光。一般而言,通常存在在熒光化合物的激發(fā)光譜的峰值與發(fā)射光譜的峰值之間的偏移。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用其中發(fā)射光譜的峰值相對于激發(fā)光譜顯著地偏移的化合物以便實現(xiàn)區(qū)別來自鍵合熒光團的熒光與眼睛的自然自身熒光是有用的。例如具有大于約500nm的峰值的發(fā)射光譜有利于區(qū)別于眼睛的自然自身熒光。化合 物#11證明對于這樣的目的有用，該化合物具有從具有約470nm的峰值的激發(fā)光譜顯著地偏移的、具有約580nm的峰值的發(fā)射光譜。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熒光淀粉體-鍵合化合物、即化合物#11在470nm被激發(fā)時的發(fā)射光譜?；谇拔谋绢I(lǐng)域技術(shù)人員將清楚可以使用其它的激發(fā)和發(fā)射光譜。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該設(shè)備可以使用“光學(xué)單元”，該光學(xué)單元如這里所用意味著可以如下單元，該單元可以被配置用于接收包括作為照射眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光并且至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到眼睛中的淀粉體蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在。例如參照圖1，光學(xué)單元可以包括物鏡101、平移臺104、掃描器105、光探測器102、相機、LED、各種透鏡、光闌、分束器、二色濾光器、時間衰減計算模塊、幀抓取器模塊、TCSPC模塊和掃描器控制模塊中的一項或者多項。光學(xué)單兀的功能的部分可以由特殊編程的通用計算機或者由例如用于執(zhí)行時間衰減計算的專用硬件實施。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以替代物鏡101、平移臺104和具有電流計鏡105的掃描器，或者除那些器件之外而使用多種不同的可能器件來執(zhí)行那些器件的功能。平移臺、物鏡和具有電流計鏡的掃描器的功能這里通稱為由“光學(xué)掃描單元”實施，該光學(xué)掃描單元可以指代包括出于確定眼睛內(nèi)的參考點這樣的目的和出于分析眼睛內(nèi)的熒光團這樣的目的而在眼睛中的感興趣的希望區(qū)域之上執(zhí)行掃描光束等效功能的任何器件或者器件集合。這樣的光學(xué)掃描單元可以執(zhí)行包括透鏡的平移運動或者透鏡沿著多維運動路徑的運動的功能；并且可以例如通過引起鏡或者其它光學(xué)器件在光束的光路中的運動來執(zhí)行在感興趣的區(qū)域之上掃描光、例如執(zhí)行光束在感興趣的區(qū)域之上的點、平面、體積或者其它類型的掃描的功能。在圖1的實施例中，使用共焦布置意味著無需使用如可能在如下系統(tǒng)中需要的擴張劑，在這些系統(tǒng)中，光需要軸外、例如以45度角進入眼睛。這對于患者是方便的。圖2A是在執(zhí)行用于在沿著眼睛的照射路徑(Z-掃描)中探測晶狀體界面的算法期間測量的自然熒光強度比對移位的圖形，并且圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、圖2A的圖形的一階導(dǎo)數(shù)的圖形。用于該算法的基本原理是如下假設(shè):自然熒光強度值在每單位掃描距離的增加為最大時的位置是晶狀體邊界開始時的位置的合理指標(biāo)。具體而言，該算法確定從與熒光強度的最大拐點對應(yīng)的Z-掃描開始點的距離。在一個實施例中，該算法如下進行并且可以實時運行:I)收集二維數(shù)組 中的數(shù)據(jù)，其中第一(獨立變量)維度是如經(jīng)由旋轉(zhuǎn)編碼器測量的從開始點的距離、即掃描距離，并且第二維度(依賴變量)是如經(jīng)由光子探測器(APD)測量的熒光強度。2)卷積數(shù)據(jù)數(shù)組與五點移動平均輪廓以平滑強度值、即去除干擾區(qū)分的高頻噪聲。3)卷積平滑的數(shù)據(jù)數(shù)組與微分輪廓以獲得強度數(shù)組的一階導(dǎo)數(shù)。4)在強度一階導(dǎo)數(shù)數(shù)組中搜尋最大微分強度值。這是最大拐點。確定對應(yīng)掃描距離。如圖2A和2B中所示，可以使用上述技術(shù)來確定晶狀體囊的位置。另外也可以確定解剖結(jié)構(gòu)、比如角膜、水狀體和晶狀體的位置以及在這些解剖結(jié)構(gòu)之間的距離。也可以應(yīng)用偏移以指定從沿著任何軸的具體數(shù)據(jù)的測量距離。圖3A和3B是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的確定熒光衰減時間的圖形。可以通過用于強度(這里以光子/秒為單位)比對時間(這里以納秒為單位)曲線的單或者雙擬合指數(shù)(圖3A)計算熒光衰減時間。也可以通過用于斜率(圖3B)的線性擬合來獲得它。如這里所用，“熒光時間衰減速率”表示熒光強度衰減曲線的特征時間常數(shù)；例如擬合為熒光衰減曲線的指數(shù)時間常數(shù)或者斜率?？梢岳缡褂脤Ｓ玫膶ｉT化硬件模塊和/或使用被特殊編程用于執(zhí)行圖2A、2B和3A、3B的上述算法的通用計算機來實施上述算法。這樣的模塊可以例如使用或者接收來自圖1的實施例的TCSPC模塊、幀抓取器模塊、τ -計算模塊的數(shù)據(jù)。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用時間-相關(guān)單光子計數(shù)的示意圖。脈沖式光源405反復(fù)地激發(fā)樣本403。探測器單元雪崩光電二極管(APD)402觀測樣本發(fā)射，而同步模塊(SYNC)407探測激發(fā)閃光。恒定系數(shù)鑒別器(CFD)408僅對從探測器402探測到的第一光子——獨立于它的幅度——做出響應(yīng)。來自樣本發(fā)射的這一第一光子是用于時間到幅度轉(zhuǎn)換器(TAC)409的停止信號。激發(fā)脈沖觸發(fā)開始信號。多通道分析器(MCA)410記錄來自TAC 409的單光子事件的反復(fù)開始-停止信號以生成作為時間通道單位的函數(shù)的光子計數(shù)的直方圖。根據(jù)這一直方圖計算壽命?？梢允褂脤Ｓ玫膶ｉT化硬件模塊和/或使用被特殊編程用于執(zhí)行這樣的任務(wù)的通用計算機來實施MAC;并且MCA可以與特殊編程的通用計算機進行數(shù)據(jù)通信。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，一種包括突光淀粉體-鍵合化合物和設(shè)備的系統(tǒng)旨在于在充分臨床檢查之后輔助診斷具有與阿爾茨海默型癡呆一致的癥狀和跡象的患者中的可能阿爾茨海默型疾病。該設(shè)備運用與熒光壽命光譜學(xué)技術(shù)結(jié)合的共焦掃描機制。該設(shè)備實現(xiàn)標(biāo)識眼睛的前段的解剖結(jié)果并且基于熒光性熒光團的光學(xué)特征來鑒別它們。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可以用作熒光淀粉體-鍵合化合物的化合物#11的結(jié)構(gòu)。化合物#11是根據(jù)分子轉(zhuǎn)子基序設(shè)計的熒光化合物并且已經(jīng)表明鍵合到聚集的β_淀粉樣(Αβ)肽。這與原生熒光組合提示化合物#11是用于已經(jīng)在阿爾茨海默病患者的晶 狀體組織中發(fā)現(xiàn)的A β聚集體的體內(nèi)標(biāo)記物的良好候選。用于化合物#11的化學(xué)名稱是[(E)-2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基-2-氰基-3-(6-(哌唳-1-基)萘-2-基)丙烯酯]?？梢栽谕ㄟ^引用將全部公開內(nèi)容結(jié)合于此的、J.Sutharsan等人的“Rational Design of Amyloid Binding Agents Based on the Molecular RotorMotif, ThemMedChem 2010，5，56-60中發(fā)現(xiàn)關(guān)于化合物#11的進一步信息。已經(jīng)將化合物#11調(diào)配成包含近似5mg/g的化合物#11、80 %礦脂和20 %礦物油的眼藥膏(化合物#11眼藥膏)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以用多種不同可能形式中的任何形式向待測試個體的眼睛涂抹熒光淀粉體-鍵合化合物。例如可以作為藥膏、溶液、使用隱形透鏡、通過注射、以液體形式、以固體形式、通過離子電滲療法或者通過其它技術(shù)來涂抹熒光淀粉體-鍵合化合物。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種設(shè)備被設(shè)計用于在共焦探測方案中用高靈敏度和速度在時域中探測熒光。該設(shè)備具有兩個主要功能:1)使用平移臺和電流計掃描器向眼睛的前段、比如晶狀體的核上中的位置遞送和掃描光束；以及2)基于熒光壽命測量來標(biāo)識和鑒別熒光性熒光團。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種設(shè)備使用沿著眼睛的光軸的以眼組織的自然熒光的激光激發(fā)為基礎(chǔ)的軸向掃描或者Z-掃描以獲得關(guān)于眼內(nèi)距離的信息來標(biāo)識眼睛解剖結(jié)構(gòu)。Z-掃描揭示作為深度的函數(shù)的自然熒光強度的繪圖，該繪圖提供關(guān)于其中將執(zhí)行壽命測量的位置的信息。例如，目標(biāo)位置可以是人眼中的晶狀體的核上?？梢栽谟糜跍p少眼睛運動偽影的數(shù)秒內(nèi)、例如在2秒或者更少內(nèi)、比如在約0.2秒、0.3秒、0.4秒、0.5秒、0.6秒、
0.7秒、0.8秒、0.9秒、1.0秒、1.2秒、1.4秒、1.6秒、1.8秒或者2秒或者適于減少眼睛運動偽影的另一時間量內(nèi)完成掃描。備選地或者附加地，該設(shè)備可以與眼睛運動跟蹤結(jié)合使用來減少運動偽影。壓電驅(qū)動、線性馬達和其它受控運動設(shè)備可以用于這樣的目的。軸向掃描也可以允許測量淀粉體-鍵合化合物在眼睛界面、比如淚膜/角膜上皮界面的梯度濃度以及在水狀體中的淀粉體-鍵合化合物生物可用性。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種設(shè)備通過執(zhí)行其中用電流計驅(qū)動的設(shè)備光柵掃描樣本的xy-掃描來標(biāo)識熒光分子。針對人類晶狀體的每個掃描位置登記熒光壽命，因此可以基于熒光衰減速率以及強度來評估和分析熒光團分布的二維表示?；谒p壽命的熒光團分布二維表示這里稱為“熒光壽命圖像”，該二維表示也可以但是無需必然地包括基于熒光強度的二維表不。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，熒光壽命測量基于用短激光脈沖反復(fù)地激發(fā)眼睛并且記錄作為時間的函數(shù)的后續(xù)熒光發(fā)射。由于熒光衰減時間是每個熒光分子的特性，所以可以確定和分離淀粉體-鍵合化合物與在樣本體積中激發(fā)的晶狀體的自然熒光。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以通過時間相關(guān)單光子計數(shù)技術(shù)(TCSPC)獲得熒光壽命測量。可以例如在用于減少任何眼睛運動偽影的0.5秒或者適合于減少眼睛運動偽影的另一時間量內(nèi)同步和執(zhí)行掃描速度和數(shù)據(jù)采集。TCSPC原理基于探測脈沖式激光器發(fā)射的單光子并且記錄到達的個別光子的探測時間。當(dāng)探測到光子時，測量對應(yīng)探測器脈沖的時間。針對許多探測到的光子在存儲器中收集事件。可以通過根據(jù)個別時間測量構(gòu)造直方圖來計算熒光衰減壽命。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種在TCSPC模式中操作的設(shè)備可以例如實現(xiàn)每秒約IO7個光子的計數(shù)速率。因此可以在少于Ims內(nèi)收集IO4個光子。這樣的計數(shù)速率在必需高速以采集人眼的晶狀體中的快速掃描信息時是重要的。可以使用其它計數(shù)速率。根據(jù)本 發(fā)明的一個實施例的一種設(shè)備可以被設(shè)計用于從人眼的晶狀體中的特定位置獲得具體信息。這樣的位置的示例包括核上(supranucleus)、晶狀體囊、核、角膜和水狀體。這通過精確對準(zhǔn)對象、知道眼睛的眼解剖結(jié)構(gòu)并且用高特異性和靈敏度獲得晶狀體中的掃描區(qū)域中的熒光團的信息來實現(xiàn)。在(上文也討論的)圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)平臺的示意圖。熒光激發(fā)由高數(shù)值孔徑物鏡101向眼睛103中聚焦的脈沖式激光束實現(xiàn)。激光器可以例如在約40MHz的重復(fù)率被脈沖化并且產(chǎn)生約200皮秒寬的脈沖，但是可以使用其它重復(fù)率和脈沖寬度。例如可以使用從低達約IMHz上至約240MHz的重復(fù)頻率，并且可以使用從約40皮秒至約400皮秒的脈沖寬度。光束然后從電流計掃描器對反射并且由在平移臺104上裝配的高數(shù)值物鏡101聚焦。通過首先對準(zhǔn)對象眼睛與設(shè)備并且執(zhí)行I)用于確定感興趣的區(qū)域(ROI)的位置的Z-掃描和2)用于獲得在核上內(nèi)的區(qū)域內(nèi)的具體信息的xy-掃描來獲得眼睛的核上中的熒光測量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對象對準(zhǔn)由將物鏡的焦平面標(biāo)識為作為測量的參考開始點構(gòu)成。也用作注視目標(biāo)的發(fā)光二極管(LED)由物鏡101以環(huán)的形狀聚焦到眼睛103的角膜上。相機用來可視化環(huán)從角膜的表面的反射。一旦實現(xiàn)這一點，就可以執(zhí)行對眼睛的掃描以獲得必需/[目息。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過使用平移臺104沿著光軸(在軸上)掃描物鏡101來執(zhí)行對晶狀體的解剖結(jié)構(gòu)的標(biāo)識。Z-掃描涉及到用激光源激發(fā)自然熒光并且標(biāo)識晶狀體的前段、比如角膜、晶狀體囊和核上區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)以及它們的相對距離。此外，該掃描可以提供關(guān)于向眼睛涂抹的外生淀粉體-鍵合化合物的藥物動力學(xué)的信息。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一旦使用Z-掃描測量在眼睛中標(biāo)識感興趣的區(qū)域，則使用電流計鏡來執(zhí)行在與軸向掃描垂直的平面中的平面掃描(xy-掃描)。為了保證向二維掃描的對應(yīng)部位分配所測量的熒光衰減曲線，可以同步電流計鏡與用于TCSPC測量的數(shù)據(jù)采集板。xy_掃描可以例如需要在0.5秒內(nèi)在人眼的核上掃描50X50 μ m的區(qū)域并且提取壽命衰減值。將理解可以使用其它尺寸和位置的區(qū)域以及掃描時間。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用快速雪崩光電二極管(APD) 102通過共焦配置用TCSPC實現(xiàn)探測。用與激發(fā)激光器相同的物鏡101收集來自激發(fā)的分子的熒光，在二色鏡之后用附加帶通濾光器過濾熒光以拒絕其余散射激光，并且經(jīng)過小孔傳遞熒光以實現(xiàn)共焦探測。利用快速計時選項，APD 102可以例如提供比50皮秒半高全寬更好的計時分辨率而在550nm時49%的光子探測效率，但是可以使用其它計時分辨率和光子探測效率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在(上文也討論的)圖4中示出在TCSPC后面的數(shù)據(jù)采集和電子器件的圖示。脈沖式光源406在(例如)40MHz重復(fù)率反復(fù)地激發(fā)樣本403，而(例如)也在40MHz設(shè)置的同步(SYNC)模塊407探測激發(fā)脈沖。激發(fā)脈沖觸發(fā)開始信號。恒定系數(shù)鑒別器(CFD)408 僅對從探測器探測的第一光子并獨立于它的幅度作出響應(yīng)。來自樣本發(fā)射的這一第一光子是用于時間到幅度轉(zhuǎn)換器(TAC)409的停止信號。當(dāng)APD 402探測到光子時，在PMT的輸出產(chǎn)生短脈沖。脈沖由CFD 408 “清理”并且作為“停止”脈沖進入TAC 409。一旦已經(jīng)探測到停止脈沖(即第一個到達的光子)，就停止電壓斜坡并且向多通道分析器(MCA)410傳輸電壓值(等效于在開始與停止脈沖之間的時間差)。MCA 410記錄來自TAC 409的單光子事件的重復(fù)開始-停止信號并且與探測到的電壓(時間)一致地遞增通道中的計數(shù)。隨著每個脈沖重復(fù)這一過程，并且最終在許多周期之后生成作為時間通道單位的函數(shù)的光子計數(shù)的直方圖。直方圖代表作為時間的函數(shù)的熒光強度，根據(jù)該熒光強度獲得熒光衰減壽命。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以使用在特殊時間標(biāo)記時間分辨模式中工作的PicoHarp 300TCSPC (PicoQuant, GmbH, Berlin, Germany) PC 板來執(zhí)行數(shù)據(jù)米集，該 PC 板存儲用于每個探測到的光子的所有相關(guān)信息以便進一步數(shù)據(jù)分析。具體而言，與激光激發(fā)脈沖和樣本的位置以及探測通道的編號同步在探測器記錄每個光子到達時間?？梢岳缭?0MHz設(shè)置采集板的同步速率而時間分辨率為4皮秒并且通道計數(shù)深度為16位(可以使用其它同步速率、時間分辨率和通道計數(shù)深度)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以經(jīng)由TCP/IP網(wǎng)絡(luò)控制可以使用SymPhoTime (PicoQuant, GmbH, Berlin, Germany)執(zhí)行的軟件采集并且通過用于定義圖像的行和中貞的TTL信號同步軟件采集與電流計掃描器和采集板。SymPhoTime在LSM命令模式中可以例如記錄和顯示熒光壽命和強度圖像。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以針對人類晶狀體內(nèi)掃描的每個位置登記熒光壽命，因此可以基于熒光衰減速率和強度評估和分析熒光分布的二維表示?？梢栽趶姸葓D像上疊加基于熒光壽命衰減的構(gòu)造的色編碼圖像以有助于臨床解釋?？梢酝ㄟ^將與一個軸對應(yīng)的所有光子排序成直方圖、然后擬合成指數(shù)衰減函數(shù)以提取壽命信息來完成對熒光壽命圖像的計算。然后針對圖像中的每個像素反復(fù)這一過程。軟件算法可以使用尾部擬合以及數(shù)值重卷積將數(shù)據(jù)擬合到多指數(shù)衰減函數(shù)。由于擬合過程依賴于用于擬合的開始參數(shù)的質(zhì)量，所以可以從圖像直接提取具體衰減速率的光子的頻率計數(shù)，該頻率計數(shù)指示在區(qū)域掃描內(nèi)的具體熒光團。前述算法可以由計算機實施并且可以涉及到在二維顯示器、比如計算機監(jiān)視器上顯示數(shù)據(jù)。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，與具體壽命衰減關(guān)聯(lián)的平均強度可以用作淀粉樣蛋白的聚集測量。也就是說，可以通過在具體區(qū)域內(nèi)平均與具體壽命衰減關(guān)聯(lián)的熒光強度來產(chǎn)生參數(shù)。這一參數(shù)可以用作聚集測量以例如基于參數(shù)的改變來監(jiān)視個體中的疾病進展。這樣的參數(shù)可以由計算機或者其它專門化硬件確定。在圖6中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的設(shè)備獲得的熒光淀粉體-鍵合化合物、即化合物#11的熒光直方圖。單指數(shù)擬合產(chǎn)生2納秒的壽命衰減速率。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例獲得的化合物#11的熒光壽命圖像及其對應(yīng)強度圖像。圖像是在0.5秒內(nèi)獲得的100X100個像素并且代表50X50微米的掃描區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例使用熒光時域技術(shù)以基于它們的壽命特征來探測和分辨熒光團。通過組合熒光強度和壽命測量來獲得額外信息維度以鑒別熒光標(biāo)簽。在實驗#1中討論的體內(nèi)研究證實根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在基于熒光性熒光團的壽命衰減特征區(qū)分它們時的能力。另外，在實驗#2中討論的關(guān)于兔眼的藥物動力學(xué)研究示出晶狀體的核上中的熒光淀粉體-鍵合化合物、即化合物#11的可探測熒光信號。更重要的是，容易標(biāo)識并且向淀粉體-鍵合化合物本身分配在兔眼的晶狀體中探測到的信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在后續(xù)單獨診斷步驟之前、獨立于該診斷步驟和在準(zhǔn)備該診斷步驟時 、即在將在獲得的值與正常控制值之間的潛在偏差歸結(jié)于特定的淀粉樣紊亂、比如阿爾茨海默疾病(實際診斷)之前執(zhí)行這里呈現(xiàn)的任何方法(以及其個別步驟或者這些方法的若干后續(xù)步驟的組合)、具體為涉及到收集和可選地處理相關(guān)數(shù)據(jù)、比較因此獲得的數(shù)據(jù)與正?？刂浦岛?或在該比較期間發(fā)現(xiàn)任何顯著偏差的技術(shù)步驟。在后續(xù)單獨診斷之前、獨立于該診斷和在準(zhǔn)備該診斷時執(zhí)行的這些方法(包括個別步驟以及這些方法的若干后續(xù)步驟的組合)被具體構(gòu)思為本發(fā)明的個別實施例。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該系統(tǒng)的各種子部件可以由現(xiàn)有供應(yīng)商供應(yīng)。例如激發(fā)源可以是PicoQuant of Berlin, Germany出售的皮秒脈沖式激光器LDH系列；Becker&Hickl of Berlin, Germany出售的皮秒二極管激光器BDL系列；或者HamamatsuPhotonics of Hamamatsu, Japan出售的皮秒光脈沖器PLP系列?？梢允褂肞icoQuant,Berlin, Germany 出售的 TCSPC 模塊 PicoHarp 300 ；Becker&Hickl, Berlin, Germany 出售的TCSPC模塊SPC系列；或者Hamamatsu Photonics, Hamamatsu, Japan出售的同步延遲生成器C10647來執(zhí)行數(shù)據(jù)采集。光子計數(shù)探測器可以是PicoQuant,Berlin,Germany公司出售的探測器單元PMA系列；Becker&Hickl, Berlin, Germany出售的探測器單元ID-100系列；或者 Streakscope (Hamamatsu Photonics, Hamamatsu, Japan 出售的 C10627 series)。將理解可以使用其它激發(fā)源、數(shù)據(jù)采集模塊和光子計數(shù)探測器。可以使用一個或者多個計算機系統(tǒng)來實施本發(fā)明的上文描述的實施例的部分。例如可以使用硬件、軟件或者其組合來實施這些實施例。當(dāng)用軟件實施時，可以在任何適當(dāng)處理器或者無論是在單個計算機中提供還是在多個計算機之中分布的處理器的匯集上執(zhí)行軟件代碼。另外應(yīng)當(dāng)理解，可以用多個形式、比如機架式計算機、桌面計算機、膝上計算機、平板計算機、單個電路板計算機或者片上系統(tǒng)的任何形式實現(xiàn)計算機。此外，可以在一般未視為計算機、但是具有合適的處理能力的設(shè)備中嵌入計算機，該設(shè)備包括個人數(shù)字助理(PDA)、智能手機或者任何其它適當(dāng)便攜或者固定電子設(shè)備。計算機也可以具有一個或者多個輸入和輸出設(shè)備。這些設(shè)備可以用來呈現(xiàn)用戶接口以及用于其它功能?？梢杂脕硖峁┯脩艚涌诘妮敵鲈O(shè)備的示例包括用于可視呈現(xiàn)輸出的打印機或者顯示屏或者用于可聽呈現(xiàn)輸出的揚聲器或其它聲音生成設(shè)備?？梢杂糜谟脩艚涌诘妮斎朐O(shè)備的示例包括鍵盤以及指示設(shè)備、比如鼠標(biāo)、觸版、觸屏和數(shù)字化平板。作為另一示例，計算機可以通過語音識別或者以其它可聽格式接收輸入信息。這樣的計算機可以由任何適當(dāng)形式的一個或多個網(wǎng)絡(luò)互連，該網(wǎng)絡(luò)包括局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)、比如企業(yè)網(wǎng)或者因特網(wǎng)。這樣的網(wǎng)絡(luò)可以基于任何適當(dāng)技術(shù)并且可以根據(jù)任何適當(dāng)協(xié)議操作并且可以包括無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)或者光纖網(wǎng)絡(luò)。也可以編碼這里概括的各種方法或者過程為在運用多種操作系統(tǒng)或者平臺中的任何操作系統(tǒng)或者平臺的一個或者多個處理器上可執(zhí)行的軟件。此外，可以使用多個適當(dāng)編程語言和/或編程或腳本工具中的任何語言和/或編程或腳本工具來編寫這樣的軟件，并且也可以編譯這樣的軟件為在框架或者虛擬機上執(zhí)行的可執(zhí)行機器語言代碼或者中間代碼。就這一點而言，可以實現(xiàn)本發(fā)明的至少一部分為用一個或者多個程序編碼的一個計算機可讀介質(zhì)(或者多個計算機可讀介質(zhì))(例如計算機存儲器、一個或者多個軟盤、緊致盤、光盤、磁帶、閃存、在現(xiàn)場可編程門陣列或者其它半導(dǎo)體器件中的電路配置或者其它有形計算機存儲介質(zhì))，該程序在一個或者多個計算機或者其它處理器上執(zhí)行時執(zhí)行至少實施上文討論的本發(fā)明的各種實施例`的一部分的方法。該一個或者多個計算機可讀介質(zhì)可以是可移植的，從而可以向一個或者多個不同計算機或者其它處理器上加載在該介質(zhì)上存儲的一個或者多個程序以實施如上文討論的本發(fā)明的各種方面。就這一點而言，應(yīng)當(dāng)理解，上文描述的實施例的至少部分的一個實現(xiàn)方式包括用計算機程序(例如多個指令)編碼的至少一個計算機可讀介質(zhì)，該計算機程序在處理器上執(zhí)行時執(zhí)行這些實施例的上文討論的功能中的一些或者所有功能。如這里所用，術(shù)語“計算機可讀介質(zhì)”僅涵蓋可以視為機器或者制造物(即制造品)的計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)可以例如是可以在其上編碼或者存儲計算機可讀信息的有形介質(zhì)、可以在其上編碼或者存儲計算機可讀信息的存儲介質(zhì)和/或可以在其上編碼或者存儲計算機可讀信息的非瞬態(tài)介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的其它非窮舉示例包括計算機存儲器(例如ROM、RAM、閃存或者其它類型的計算機存儲器)、磁盤或者磁帶、光盤和/或是可以視為機器或者制造物的其它類型的計算機可讀介質(zhì)。術(shù)語“程序”或者“軟件”這里在通用意義上用來指代任何類型的計算機代碼或者計算機可執(zhí)行指令集，該計算機代碼或者計算機可執(zhí)行指令集可以用來對計算機或者其它處理器編程以實施如上文討論的本發(fā)明的各種方面。此外，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在執(zhí)行時執(zhí)行本發(fā)明的方法的一個或者多個計算機程序無需駐留于單個計算機或者處理器上、但是可以用模塊方式分布于多個不同計算機或者處理器之中以實施本發(fā)明的各種方面。計算機可執(zhí)行指令可以是以一個或者多個計算機或者其它設(shè)備執(zhí)行的許多形式、比如程序模塊。一般而言，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或者實施特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、部件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。通常可以在各種實施例中如希望的那樣組合或者分布程序模塊的功能。實驗#1-對帶有β -淀粉樣肽(1-42)的Neuroptix熒光配體的體內(nèi)研究:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,執(zhí)行對鍵合到化合物#11的聚集A β肽的體內(nèi)研究。使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的設(shè)備執(zhí)行具有聚集Αβ肽的化合物#11的熒光壽命測量。圖8Α是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的化合物#11和鍵合到聚集Αβ肽的化合物#11的熒光壽命圖像而在圖8Β中示出它們的對應(yīng)熒光壽命直方圖。通過擬合壽命直方圖來確定衰減速率。結(jié)果證實根據(jù)本發(fā)明的一個實施例能夠用低水平光子探測區(qū)分壽命差異如0.85納秒一樣小的熒光團的優(yōu)異性能。實驗描述如下。這一體內(nèi)研究的目的是標(biāo)識化合物#11這一淀粉體-鍵合化合物的光學(xué)特征并且表征它在鍵合到聚集Αβ肽時的熒光性質(zhì)。具體而言，該研究的目的是:1)表征化合物#11的壽命衰減速率；以及2)有能力探測和在鍵合到與未鍵合到β -淀粉樣(Αβ )肽的化合物#11之間區(qū)分。設(shè)各:Neuroptix SAPPHIRE II 設(shè)備(Neuroptix Corporation, Acton,MA,U.S.A.)是用于人類臨床研究的專門構(gòu)建的設(shè)備，該設(shè)備被適配用于這一實驗的體內(nèi)測量。它運用與允許區(qū)分熒光團的熒光壽命光譜學(xué)組合的共焦掃描機制。該設(shè)備允許I)向眼睛的前段、比如核上中的具體位置進行光束的掃描以及2)基于熒光團壽命測量來標(biāo)識熒光性熒光團。方法-聚集A β肽制備:通過在PBS pH 7.4中將A β (1-42)溶解至100 μ M的最終濃度來制備聚集A β肽。在室溫在1200rpm機械地攪拌這一溶液持續(xù)3天。等分并且在_80°C冷凍PBS中的100 μ MΑβ (1-42)儲備溶液持續(xù)上至4周而它的性質(zhì)無明顯改變。向2.85mL的化合物#11添加150 μ L的預(yù)聚集A β (1-42)以達到最終濃度為5μΜ的Αβ (1-42)和4μ M的化合物#11。向5mL小瓶轉(zhuǎn)移溶液，并且在25 °C執(zhí)行熒光測量。實駘和結(jié)果在Neuroptix SAPPHIRE II設(shè)備前面放置由化合物#11構(gòu)成的樣本。一旦確定樣本中的掃描位置，就執(zhí)行光柵掃描以獲得熒光壽命測量。圖8A示出在I秒采集時間內(nèi)獲得的具有100 μ m X 100 μ m的掃描范圍的圖像(200X200個像素)。陰影化該圖像以代表壽命衰減。組成圖像背景的大部分的陰影代表1.4納秒的壽命衰減，這對應(yīng)于熒光淀粉體-鍵合化合物的壽命衰減。在圖像中探測的斑是聚集Αβ肽的代表2.25納秒壽命衰減的斑。圖8Β中的繪圖示出針對化合物#11和鍵合到聚集Αβ肽的化合物#11 二者計算的熒光衰減速率。益論

用Neuroptix SAPPHIRE II設(shè)備執(zhí)行對具有聚集Αβ肽的化合物#11的體內(nèi)熒光壽命測量?；跓晒鈮勖p速率，可以分辨鍵合和未鍵合肽的化合物#11。結(jié)果證實了Neuroptix SAPPHIRE II設(shè)備的優(yōu)異性能，其能夠僅通過數(shù)百個光子的探測水平區(qū)分0.85納秒壽命差異的熒光團。實驗#2-在荷蘭條紋兔(belted rabbit)中的目艮藥物云力力學(xué)研究:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的設(shè)備執(zhí)行兔眼中的化合物#11的體內(nèi)藥物動力學(xué)研究。圖9A是對服用淀粉體-鍵合化合物的兩只兔子伴隨受控兔子測量的、具體衰減速率的光子的頻率計數(shù)的繪圖。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)熒光直方圖(圖9B)計算與熒光淀粉體-鍵合化合物(化合物#11)有關(guān)的具體衰減速率的光子的頻率計數(shù)。結(jié)果證實淀粉體-鍵合化合物有能力滲透角膜并且由設(shè)備在兔眼的晶狀體中探測到。實驗描述如下。在荷蘭條紋兔中執(zhí)行經(jīng)由局部送服熒光淀粉體-鍵合化合物對服藥響應(yīng)的眼藥物動力學(xué)考察。使用藥膏中的化合物#11即淀粉體-鍵合化合物在4天的時段內(nèi)每天測試兔子。以藥膏的形式使兩只動物的右眼中服用化合物#11 (0.5%)。一只動物未被治療并且用作控制動物。在四天內(nèi)的具體時間點讓動物服藥并且用SAPPHIRE II系統(tǒng)測試動物獲得在每天的開始和結(jié)束時的熒光強度和壽命測量。結(jié)果證實:I)在以藥膏形式濃度為5mg/g的化合物#11的反復(fù)局部送服之后實現(xiàn)可探測的熒
光信號。2)在當(dāng)天的開始 和結(jié)束時并且在四天的時段內(nèi)執(zhí)行的熒光測量表明兔眼的晶狀體核中的化合物#11熒光增加。方法在下表中陳述的時間間隔和劑量濃度執(zhí)行眼測量。
權(quán)利要求
1.一種用于探測哺乳動物的眼睛中的淀粉樣蛋白的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 光源，被配置用于發(fā)射用于照射所述眼睛的光，所述光具有光波長、光偏振或者其組合中的至少一項，每項適合于在至少淀粉體-鍵合化合物鍵合到所述淀粉樣蛋白時在所述淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，所述淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到所述眼睛并且具體鍵合到指示淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白；以及 光學(xué)單元，被配置用于接收包括作為對所述眼睛的所述照射的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光并且至少針對鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光時間衰減速率，所述確定允許至少基于所述時間衰減速率來區(qū)別鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于針對以下各項中的至少一項來確定所述時間衰減速率:分子轉(zhuǎn)子淀粉體-鍵合化合物；剛果紅或者剛果紅衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺淀粉體-鍵合化合物；柯胺衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺G或者柯胺G衍生物淀粉體-鍵合化合物；硫磺素T或者硫磺素T衍生物淀粉體-鍵合化合物；以及硫磺素S或者硫磺素S衍生物淀粉體-鍵合化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元至少針對鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光強度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于所述強度和所述時間衰減速率中的至少一項來確定鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的數(shù)量。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于確定在所述眼睛的某個區(qū)域中具有具體衰減速率的光子的平均數(shù)。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光源包括脈沖式激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述脈沖式激光器被配置用于發(fā)射在約IMHz與約240MHz之間的重復(fù)率的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的設(shè)備，其中所述脈沖式激光器被配置用于發(fā)射具有在約40皮秒至約400皮秒寬之間的脈沖寬度的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述脈沖式激光器被配置用于發(fā)射在約40MHz的重復(fù)率并且具有約200皮秒寬的脈沖寬度的光。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括:光學(xué)掃描單元，被配置用于在所述眼睛中的位置之上掃描來自所述光源的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)掃描單元包括在平移臺上裝配的物鏡和包括電流計鏡的掃描器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或者11所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)掃描單元被布置用于使用所述光源的照射來采樣所述眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域，所述采樣包括照射所述至少一個區(qū)域內(nèi)的一個或者多個點、一個或者多個平面或者一個或者多個體積中的至少一項并且探測所述熒光發(fā)射。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)掃描單元被布置用于采樣跨所述眼睛的多于一個區(qū)域的不同位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)掃描單元被布置用于在沿著向所述眼睛中深度延伸的垂直軸的接連平面中使用所述光源來執(zhí)行所述眼睛的平面掃描。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括:光電探測器單元，用于探測從所述眼睛發(fā)射的熒光。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述光電探測器單元包括光電二極管、光電倍增器、電荷耦合器件和增強型電荷耦合器件中的至少一項。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述光電探測器單元包括雪崩光電探測器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括:時間相關(guān)單光子計數(shù)模塊，所述時間相關(guān)單光子計數(shù)模塊從所述光電探測器單元接收電信號，所述電信號指示來自所述眼睛的發(fā)熒光的光的光子計數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，還包括:至少一個處理器模塊，被配置用于基于作為時間通道單位的函數(shù)的光子計數(shù)分布來確定所述熒光時間衰減速率。
20.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于區(qū)別鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物與眼組織的背景自身熒光、其它非具體粒子的自身熒光和未鍵合淀粉體-鍵合化合物。
21.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于區(qū)別以下各項中的多于一項的存在或者數(shù)量中的至少一項:所述淀粉體-鍵合化合物；鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物；以及所述淀粉樣蛋白。
22.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述淀粉樣蛋白包括聚集體。
23.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述淀粉樣蛋白包括預(yù)淀粉樣蛋白聚集體。
24.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述淀粉樣蛋白包括3-淀粉體。
25.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述淀粉樣紊亂包括阿爾茨海默疾病。
26.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于僅基于探測到的熒光來區(qū)別至少所述淀粉樣蛋白的存在。
27.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于探測到的熒光來確定所述淀粉體-鍵合化合物向所述眼睛的遞送速率。
28.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于探測到的熒光來確定向所述眼睛遞送的淀粉體-鍵合化合物的空間分布。
29.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于探測到的熒光來確定所述淀粉體-鍵合化合物在所述眼睛的角膜的界面的濃度梯度。
30.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于探測到的熒光來確定所述眼睛的水狀體中的所述淀粉體-鍵合化合物的空間分布和所述淀粉體-鍵合化合物的時間分布中的至少一項。
31.根據(jù)任一前述 權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于由于從所述眼睛的組織發(fā)射的自然熒光所致的熒光信號的增加來確定所述眼睛的眼睛界面的位置。
32.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于以下各項中的至少一項來確定所述眼睛的核上的位置:(i)遠離所述眼睛的解剖結(jié)構(gòu)的距離；以及(ii)探測到強度測量的改變。
33.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于基于所述眼睛的解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少一部分的自然熒光激發(fā)來確定所述解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少一個尺度。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中確定所述至少一個尺度包括以下各項中的至少一項:確定所述結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的厚度；確定所述結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的形狀；以及確定在所述眼睛的一個或者多個結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)之間的距離。
35.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于在所述眼睛內(nèi)掃描以確定激發(fā)的自然熒光并且由此確定所述眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域；以及 使用所述光源的照射來采樣所述眼睛中的所述至少一個感興趣的區(qū)域，所述采樣包括執(zhí)行以下各項中的至少一項:測量所述至少一個區(qū)域 的至少一個全部區(qū)域；或者使用所述光源的照射來采樣所述至少一個區(qū)域內(nèi)的不同位置，所述采樣不同位置包括照射所述至少一個區(qū)域內(nèi)的點、平面或者體積中的至少一項； 所述采樣用于至少針對在所述至少一個采樣的區(qū)域內(nèi)的、鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光強度和熒光時間衰減速率。
36.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)單元被配置用于確定沿著深入所述眼睛中的軸向掃描的每個點的激發(fā)的自然熒光并且由此確定所述眼睛中的至少一個感興趣的位置；以及 其中所述光學(xué)單元在與所述軸向掃描的方向垂直的接連平面中使用所述光源至少針對在所述眼睛的每個平面掃描集合的每個點的、鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光強度和熒光時間衰減速率。
37.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，所述設(shè)備被配置用于實現(xiàn)在所述眼睛內(nèi)實時搜尋指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白。
38.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光源被配置用于針對鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域發(fā)射適當(dāng)波長的光，并且其中所述光學(xué)單元被配置用于針對鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測適當(dāng)波長的光。
39.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述淀粉體-鍵合化合物是化合物#11。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或者39所述的設(shè)備，其中所述激發(fā)光譜具有約470nm的峰值，所述光源被配置用于發(fā)射在所述激發(fā)光譜的所述峰值加上或者減去約20nm內(nèi)的光，并且其中所述發(fā)射光譜具有約580nm的峰值，并且所述光學(xué)單元被配置用于探測在所述發(fā)射光譜的所述峰值加上或者減去約20nm內(nèi)的光。
41.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述淀粉樣蛋白指示淀粉樣紊亂。
42.一種用于探測哺乳動物的眼睛中的淀粉樣蛋白的方法，所述方法包括: 用光源照射所述眼睛，所述光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體鍵合化合物鍵合到所述淀粉樣蛋白時至少在所述淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，所述淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到所述眼睛并且具體鍵合到指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白； 接收包括作為所述照射所述眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；以及 至少針對鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光時間衰減速率，所述確定允許至少基于所述時間衰減速率來區(qū)別鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括至少針對鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光強度。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，還包括基于所述強度和所述時間衰減速率中的至少一項來確定鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的數(shù)量。
45.根據(jù)權(quán)利要求42至44中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中用所述光源照射所述眼睛包括用脈沖式激光器照射所述眼睛。
46.根據(jù)權(quán)利要求42至45中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括用在約IMHz與約240MHz之間的重復(fù)率的光照射所述眼睛。
47.根據(jù)權(quán)利要求42至46中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括用包括在約40皮秒至約400皮秒寬之間的脈沖寬度的光照射所述眼睛。
48.根據(jù)權(quán)利要求42至47中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括用約40MHz的重復(fù)率并且具有約200皮秒寬的脈沖寬度的光照射所述眼睛。
49.根據(jù)權(quán)利要求42至48中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括: 基于由于從所述眼睛的組織發(fā)射的自然熒光所致的熒光信號的增加來確定所述眼睛的眼睛界面的位置。
50.根據(jù)權(quán)利要求42至49中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括: 使用所述光源的照射來采 樣所述眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域，所述采樣包括照射所述至少一個區(qū)域內(nèi)的一個或者多個點、一個或者多個平面或者一個或者多個體積中的至少一項并且探測所述熒光發(fā)射。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述采樣包括采樣跨所述眼睛的多于一個區(qū)域的不同位置。
52.根據(jù)權(quán)利要求42至51中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括: 在沿著向所述眼睛中深度延伸的垂直軸的接連平面中使用所述光源來執(zhí)行所述眼睛的平面掃描。
53.根據(jù)權(quán)利要求42至52中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:基于以下各項中的至少一項來確定所述眼睛的核上的位置: (i)遠離所述眼睛的解剖結(jié)構(gòu)的距離；以及(ii)探測到強度測量的改變。
54.根據(jù)權(quán)利要求42至53中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述區(qū)別鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在包括區(qū)別鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物與眼組織的背景自身熒光、其它非具體粒子的自身熒光和未鍵合淀粉體-鍵合化合物。
55.根據(jù)權(quán)利要求42至54中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:區(qū)別以下各項中的多于一項的存在或者數(shù)量中的至少一項:所述淀粉體-鍵合化合物；鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物；以及所述淀粉樣蛋白。
56.根據(jù)權(quán)利要求42至55中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉樣蛋白包括聚集體。
57.根據(jù)權(quán)利要求42至56中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉樣蛋白包括預(yù)淀粉樣蛋白聚集體。
58.根據(jù)權(quán)利要求42至57中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉樣蛋白包括3 -淀粉體。
59.根據(jù)權(quán)利要求42至58中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉體樣紊亂包括阿爾茨海默疾病。
60.根據(jù)權(quán)利要求42至59中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉體-鍵合化合物包括分子轉(zhuǎn)子。
61.根據(jù)權(quán)利要求42至59中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉體-鍵合化合物包括以下各項中的至少一項:剛果紅或者剛果紅衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺淀粉體-鍵合化合物；柯胺衍生物淀粉體-鍵合化合物；柯胺G或者柯胺G衍生物淀粉體-鍵合化合物；硫磺素T或者硫磺素T衍生物淀粉體-鍵合化合物；以及硫磺素S或者硫磺素S衍生物淀粉體-鍵合化合物。
62.根據(jù)權(quán)利要求42至61中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括僅基于探測到的熒光來區(qū)別至少所述淀粉樣蛋白的存在。
63.根據(jù)權(quán)利要求42至62中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括基于探測到的熒光來確定所述淀粉體-鍵合化合物向所述眼睛的遞送速率。
64.根據(jù)權(quán)利要求42至63中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括確定在所述眼睛的某個區(qū)域中具有具體衰減速率的 光子的平均數(shù)。
65.根據(jù)權(quán)利要求42至64中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括基于探測到的熒光來確定向所述眼睛遞送的淀粉體-鍵合化合物的空間分布。
66.根據(jù)權(quán)利要求42至65中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括基于探測到的熒光來確定所述淀粉體-鍵合化合物在所述眼睛的角膜的界面的濃度梯度。
67.根據(jù)權(quán)利要求42至66中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括基于探測到的熒光來確定所述眼睛的水狀體中的所述淀粉體-鍵合化合物的空間分布和所述淀粉體-鍵合化合物的時間分布中的至少一項。
68.根據(jù)權(quán)利要求42至67中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:基于所述眼睛的解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少一部分的自然熒光激發(fā)來確定所述解剖結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的至少一個尺度。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中確定所述至少一個尺度包括以下各項中的至少一項:確定所述結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的厚度；確定所述結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)的形狀；以及確定在所述眼睛的一個或者多個結(jié)構(gòu)或者子結(jié)構(gòu)之間的距離。
70.根據(jù)權(quán)利要求42至69中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:使用光電探測器器件來探測所述眼睛產(chǎn)生的熒光。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述光電探測器器件單元包括光電二極管、光電倍增器、電荷耦合器件和增強型電荷耦合器件中的至少一項。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中所述光電探測器器件包括快速雪崩光電二極管探測器。
73.根據(jù)權(quán)利要求42至72中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括執(zhí)行對所述眼睛產(chǎn)生的熒光的時間相關(guān)單光子計數(shù)。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中執(zhí)行所述時間相關(guān)單光子計數(shù)包括脈沖化所述光源并且基于作為時間通道單位的函數(shù)的光子計數(shù)分布來確定所述熒光時間衰減速率。
75.根據(jù)權(quán)利要求42至74中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括: 在所述眼睛內(nèi)掃描以確定激發(fā)的自然熒光并且由此確定所述眼睛中的至少一個感興趣的區(qū)域；以及 使用所述光源的照射來采樣所述眼睛中的所述至少一個感興趣的區(qū)域，所述采樣包括照射所述至少一個區(qū)域內(nèi)的一個或者多個點、一個或者多個平面或者一個或者多個體積中的至少一項； 所述采樣用于至少針對在所述至少一個采樣的區(qū)域內(nèi)的、鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光確定熒光強度和熒光時間衰減速率。
76.根據(jù)權(quán)利要求42至75中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括: 執(zhí)行深入所述眼睛中的軸向掃描以確定沿著所述軸向掃描的每個點的、激發(fā)的自然熒光并且由此確定所述眼睛中的至少一個感興趣的位置；以及 在與所述軸向掃描的方向垂直的接連平面中使用所述光源來執(zhí)行所述眼睛的平面掃描以至少針對在每個平面掃描的每個點的、鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光確定熒光強度和熒光時間衰減速率。
77.根據(jù)權(quán)利要求42至76中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法實現(xiàn)在所述眼睛內(nèi)實時搜尋指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白。
78.根據(jù)權(quán)利要 求42至77中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:針對鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域用適當(dāng)波長的光照射所述眼睛；以及 針對鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測從所述眼睛接收的適當(dāng)波長的光。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中所述淀粉體-鍵合化合物是化合物#11。
80.根據(jù)權(quán)利要求78或者79所述的方法，其中所述激發(fā)光譜具有約470nm的峰值，所述照射所述眼睛的波長在所述激發(fā)光光譜的所述峰值加上或者減去約20nm內(nèi)，并且其中所述發(fā)射光譜具有約580nm的峰值，所述探測從所述眼睛接收的光的波長是在所述發(fā)射光譜的所述峰值加上或者減去約20nm內(nèi)。
81.根據(jù)權(quán)利要求42至80中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述淀粉樣蛋白指示淀粉樣紊亂。
82.—種診斷哺乳動物中的淀粉樣紊亂或者其傾向的方法，所述方法包括: 用光源照射所述哺乳動物的眼睛，所述光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到指示所述淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白時至少在所述淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，所述淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到所述眼睛并且具體鍵合到指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白； 接收包括作為所述照射所述眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；以及 至少針對鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光時間衰減速率，所述確定允許至少基于所述時間衰減速率來區(qū)別鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在；其中到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的鍵合與正常鍵合控制水平相比較的增加指示所述哺乳動物中的淀粉樣紊亂或者發(fā)展淀粉樣紊亂的風(fēng)險的診斷。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其中所述淀粉樣紊亂是阿爾茨海默疾病。
84.一種用于標(biāo)識哺乳動物的眼睛的解剖結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: 用光源照射所述眼睛，所述光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在所述眼睛的所述解剖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生自然熒光；以及 確定在所述眼睛內(nèi)用所述光源的所述照射產(chǎn)生的所述自然熒光的最大強度改變位置，所述確定允許基于所述自然熒光的所述最大強度改變位置來標(biāo)識所述解剖結(jié)構(gòu)。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中所述解剖結(jié)構(gòu)包括所述眼睛的前段的解剖結(jié)構(gòu)。
86.根據(jù)權(quán)利要求84或者85所述的方法，其中所述標(biāo)識所述解剖結(jié)構(gòu)包括確定解剖界面的位置。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的方法，其中所述確定所述解剖界面的位置包括基于確定所述自然熒光的最大強度增加的位置來確定所述眼睛的晶狀體囊的界面的位置。
88.根據(jù)權(quán)利要求84至87中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述標(biāo)識所述解剖結(jié)構(gòu)包括基于所述光源在所述眼睛中產(chǎn)生的自然熒光來確定角膜厚度、角膜形狀、水狀體深度、晶狀體形狀、晶狀體厚度中的至少一項以及所述眼睛的所述晶狀體的至少一個子結(jié)構(gòu)的厚度和形狀中的至少一項。`
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的方法，其中所述晶狀體的所述至少一個子結(jié)構(gòu)包括所述眼睛的晶狀體囊、皮層、核上和核的至少一項。
90.根據(jù)權(quán)利要求84至89中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述標(biāo)識所述解剖結(jié)構(gòu)包括確定在所述眼睛的至少兩個解剖結(jié)構(gòu)之間的眼內(nèi)距離。
91.根據(jù)權(quán)利要求84至90中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:使用所述光源以在所述哺乳動物的所述眼睛中探測指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，還包括: 用所述光源照射所述哺乳動物的所述眼睛，所述光源還包括波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白時至少在所述淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，所述淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到所述眼睛并且具體鍵合到指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白； 接收包括作為所述照射所述眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；以及 至少針對鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光時間衰減速率，所述確定允許至少基于所述時間衰減速率來區(qū)別鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的方法，其中所述區(qū)別鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在包括區(qū)別鍵合到所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物與眼組織的背景自身熒光、其它非具體粒子的自身熒光和未鍵合淀粉體-鍵合化合物。
94.根據(jù)權(quán)利要求84至93中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法實現(xiàn)在所述眼睛內(nèi)實時搜尋指示所述淀粉樣紊亂的所述淀粉樣蛋白。
95.根據(jù)權(quán)利要求84至94中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:針對鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的熒光激發(fā)光譜的峰值區(qū)域用適當(dāng)波長的光照射所述眼睛；以及 針對鍵合到所述眼睛中的所述淀粉樣蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的熒光發(fā)射光譜的峰值區(qū)域探測從所述眼睛接收的適當(dāng)波長的光。
96.根據(jù)權(quán)利要求95所述的方法，其中所述淀粉體-鍵合化合物是化合物#11。
97.根據(jù)權(quán)利要求95或者96所述的方法，其中所述激發(fā)光譜具有約470nm的峰值，所述照射所述眼睛的波長在所述激發(fā)光光譜的所述峰值加上或者減去約20nm內(nèi)，并且其中所述發(fā)射光譜具有約580nm的峰值，所述探測從所述眼睛接收的光的波長是在所述發(fā)射光譜的所述峰值加上或者減去約20nm內(nèi)。
98.根據(jù)權(quán)利要求42至81中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法允許至少基于所述時間衰減速率來在具有相似熒光光譜的至少兩個不同熒光團之間區(qū)別，所述相似熒光光譜包括在發(fā)射光譜和激發(fā)光譜中的顯著重疊中的至少一項。
99.根據(jù)權(quán)利要求42至81中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:在兩個維度中表示至少一個突光團的突光強度和壽命衰減中的至少一項的分布。
100.根據(jù)權(quán)利要求42至81中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:基于至少一個熒光團的熒光強度和壽命衰減中的至少一項來確定鍵合的光子數(shù)目和未鍵合的光子數(shù)目。
101.根據(jù)權(quán)利要求100所述的方法，還包括:在兩個維度中表示鍵合到蛋白的淀粉體-鍵合化合物和未鍵合到蛋白的淀粉體-鍵合化合物的熒光強度和壽命衰減的分布。
102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，還包括:將在兩個維度中的所述表示與掃描儀和激光器中的至少之一同步。
103.根據(jù)權(quán)利要求42至81中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:通過在所述眼睛的具體區(qū)域內(nèi)平均與具體壽命衰減關(guān)聯(lián)的熒光強度來確定參數(shù)。
104.根據(jù)權(quán)利要求42至81中的任一權(quán)利要求所述的方法，還包括:沿著共焦路徑將對準(zhǔn)光源與所述眼睛對準(zhǔn)以確定所述眼睛內(nèi)的參考點。
105.一種用于確定眼組織中的蛋白上的鍵合熒光團的方法，所述方法包括: 用光源照射所述眼組織，所述光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到所述蛋白時至少在所述淀粉體-鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，所述淀粉體鍵合-化合物已經(jīng)被引入到所述眼組織并且具體鍵合到所述蛋白； 接收包括作為所述照射所述眼睛的結(jié)果而產(chǎn)生的熒光的光；以及 至少針對鍵合到所述蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的所述熒光來確定熒光時間衰減速率，所述確定允許至少基于所述時間衰減速率來區(qū)別鍵合到所述蛋白的所述淀粉體-鍵合化合物的存在。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于探測哺乳動物的眼睛中的淀粉樣蛋白的設(shè)備和方法。一種方法包括用光源照射眼睛，光源具有波長性質(zhì)、偏振性質(zhì)或者其組合中的至少一項，每項適合于在淀粉體-鍵合化合物鍵合到淀粉樣蛋白時至少在淀粉體鍵合化合物中產(chǎn)生熒光，淀粉體-鍵合化合物已經(jīng)被引入到眼睛并且具體鍵合到指示淀粉樣紊亂的淀粉樣蛋白；并且至少針對鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物產(chǎn)生的熒光來確定熒光時間衰減速率，該確定允許至少基于時間衰減速率來區(qū)別鍵合到淀粉樣蛋白的淀粉體-鍵合化合物的存在。
文檔編號A61B3/00GK103153168SQ201180045350
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者P·D·哈滕, V·瓦爾沃, C·克爾貝奇, G·D·卡格列, D·J·尼蘭 申請人:康格諾皮蒂克斯公司