進(jìn)口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡光損傷

來源: 發(fā)布時間:2022-02-22

在傳統(tǒng)寬場顯微鏡中,來自標(biāo)本不同縱深的光線都可投射到同一焦平面(感光元件)上,所以其成像是整個樣品的重疊像,沒有縱向分辨能力。單光子激光共聚焦顯微鏡用***有效濾除了雜散光,分辨率有了本質(zhì)上的提高,擁有了對樣品的特定焦平面精細(xì)成像的能力,可以進(jìn)行三維成像、動態(tài)成像等。然而,***在濾除雜散光的同時也將大部分來自焦平面的熒光濾除了,只有很弱的熒光到達(dá)檢測器。若要提高信號強(qiáng)度,需要加大激發(fā)光功率,這又會導(dǎo)致對活細(xì)胞的光毒性和熒光分子的光漂白增加。雙光子顯微鏡比較大的優(yōu)勢來源于其雙光子光源的非線性光學(xué)效應(yīng),與單光子共聚焦顯微鏡比較大的不同在于無須使用***限制光學(xué)散射,其具體優(yōu)勢如下。雙光子顯微鏡還可以對一些具有雙光子特性的染料細(xì)胞進(jìn)行特定實(shí)驗;進(jìn)口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡光損傷

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1.生物組織對紅外光的吸收弱,對可見光吸收強(qiáng)。類似的,平時用手電筒照射手指,會看到手通透紅亮,也是由于生物組織對長波長的紅光吸收少。2.生物組織對紅外光的散射弱。因為瑞利散射的強(qiáng)度反比于波長λ的四次方。類似的,早晨的太陽非常紅,也就是因為長波長的紅光穿透力更強(qiáng)。這兩點(diǎn)共同導(dǎo)致長波長的紅外光比可見光對生物組織的穿透能力強(qiáng)。與單光子顯微鏡(如共聚焦顯微鏡)相比,雙光子顯微鏡可以使用約二倍波長的激光去激發(fā)熒光團(tuán)。長波長光束散射程度低(RayleighScattering),所以穿透能力強(qiáng)。美國ultima雙光子顯微鏡作用優(yōu)勢來源于其雙光子光源的非線性光學(xué)效應(yīng)。

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從雙光子的原理和特點(diǎn)我們就可以明顯的得出雙光子的優(yōu)點(diǎn):☆光損傷?。河捎陔p光子顯微鏡使用的是可見光或近紅外光作為激發(fā)光源,這一波段的光對***細(xì)胞和組織的光損傷小,適用于長時間的研究;☆穿透能力強(qiáng):相對于紫外光,可見光和近紅外光都具有更強(qiáng)的穿透能力,因而受生物組織散射的影響更小,解決對生物組織中深層物質(zhì)的層析成像研究問題;☆高分辨率:由于雙光子吸收截面很小,只有在焦平面很小的區(qū)域內(nèi)可以激發(fā)出熒光,雙光子吸收只局限于焦點(diǎn)處的體積約為波長3次方的范圍內(nèi);☆漂白區(qū)域?。河捎诩ぐl(fā)只存在于交點(diǎn)處,所以焦點(diǎn)以外的區(qū)域都不會發(fā)生光漂白現(xiàn)象;☆熒光收集率高:與共聚焦成像相比,雙光子成像不需要光學(xué)濾波器(共焦***),這樣就提高了對熒光的收集率,而收集率的提高直接導(dǎo)致圖像對比度的提高;☆圖像對比度高:由于熒光波長小于入射波長,因而瑞利散射產(chǎn)生的背景噪聲只有單光子激發(fā)時的1/16,較大降低了散射的干擾;☆光子躍遷具有很強(qiáng)的選擇激發(fā)性,所以可以對生物組織中一些特殊物質(zhì)進(jìn)行成像研究;

FHIRM-TPM 2.0擴(kuò)大了微型雙光子顯微鏡的適用性和實(shí)用性,使神經(jīng)科學(xué)家能夠更自由地探索更多新的行為范式,包括身體運(yùn)動、長時程的復(fù)雜過程,如學(xué)習(xí)和記憶,社會互動和恐懼條件反射,甚至是慢性疾病的進(jìn)展和老化,如神經(jīng)發(fā)生和再生,疾病進(jìn)展和衰老,以破譯大腦的奧秘。在一批“早鳥項目”中,該系統(tǒng)已被多個研究組應(yīng)用于不同的模式動物和行為范式,如小鼠的社交新穎性識別、斑胸草雀受***調(diào)控后大腦特定神經(jīng)元變化、新型神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿探針的傳導(dǎo)適應(yīng)性分析以及獼猴三腦區(qū)成像等多項研究。依托兩代微型化雙光子成像技術(shù),該團(tuán)隊還在南京市江北新區(qū)建立了規(guī)模化高通量腦功能成像的南京腦觀象臺(Nanjing Brian Observatory),于2020年12月10日舉辦了落成典禮。通過與世界范圍內(nèi)的神經(jīng)科學(xué)家進(jìn)行廣合作,腦觀象臺現(xiàn)正在服務(wù)三十多個科研項目,成為開展大型腦科學(xué)問題研究的重要科研服務(wù)平臺。雙光子顯微鏡除了可以進(jìn)行厚的組織樣品拍攝以外呢,可以在小鼠的的任何部位進(jìn)行成像。

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而配合了雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么,什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子使電子躍遷到較高能級,經(jīng)過一個很短的時間后,電子再躍遷回低能級同時放出一個波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術(shù)。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖激光,通過物鏡匯聚,由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,而物鏡焦點(diǎn)處的光子密度是比較高的,所以只有在焦點(diǎn)處才能發(fā)生雙光子激發(fā),產(chǎn)生熒光,該點(diǎn)產(chǎn)生的熒光再穿過物鏡,被光探頭接收,從而達(dá)到逐點(diǎn)掃描的效果。成像平臺倒置雙光子顯微鏡啟用顯微鏡自帶調(diào)焦設(shè)備。國外bruker雙光子顯微鏡的成像視野

雙光子顯微鏡可以用于局部微蝕鐳射磨皮后的膠原重塑的檢測。進(jìn)口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡光損傷

在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收兩個長波長的光子,然后發(fā)射出一個波長較短的光子,其效果和使用一個波長為長波長一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),在單光子激發(fā)時,在波長為350 nm光的激發(fā)下發(fā)出450 nm熒光;而在雙光子激發(fā)時,可采用700 nm的激發(fā)光得到450 nm熒光。由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,為了不損傷細(xì)胞,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發(fā)出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,從而可以減少光漂白和光毒性帶來的不利影響。進(jìn)口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡光損傷