美國全自動(dòng)多光子顯微鏡暗場成像

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-08-25

單光子激發(fā)熒光的過程,就是熒光分子吸收一個(gè)光子,從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),躍遷以后,能量較大的激發(fā)態(tài)分子,通過內(nèi)轉(zhuǎn)換把部分能量轉(zhuǎn)移給周圍的分子,自己回到比較低電子激發(fā)態(tài)的比較低振動(dòng)能級(jí)。處于比較低電子激發(fā)態(tài)的比較低振動(dòng)能級(jí)的分子的平均壽命大約在10s左右。這時(shí)它不是通過內(nèi)轉(zhuǎn)換的方式來消耗能量,回到基態(tài),而是通過發(fā)射出相應(yīng)的光量子來釋放能量,回到基態(tài)的各個(gè)不同的振動(dòng)能級(jí)時(shí),就發(fā)射熒光。因?yàn)樵诎l(fā)射熒光以前已經(jīng)有一部分能量被消耗,所以發(fā)射的熒光的能量要比吸收的能量小,也就是熒光的特征波長要比吸收的特征波長來的長。高精度、低損傷、高速掃描,多光子顯微鏡為科研工作提供強(qiáng)大支持。美國全自動(dòng)多光子顯微鏡暗場成像

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現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和科技的進(jìn)步,特別是隨著后基因組時(shí)代的到來,人們已經(jīng)能夠根據(jù)需要建立各種細(xì)胞模型,為在體研究基因表達(dá)規(guī)律、分子間的相互作用、細(xì)胞的增殖、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、誘導(dǎo)分化、細(xì)胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物學(xué)條件。然而,盡管人們利用現(xiàn)有的分子生物學(xué)方法,已經(jīng)對基因表達(dá)和蛋白質(zhì)之間的相互作用進(jìn)行了深入、細(xì)致的研究,但仍然不能實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)和基因活動(dòng)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測。在細(xì)胞的生理過程中,基因、尤其是蛋白質(zhì)的表達(dá)、修飾和相萬作用往往發(fā)生可逆的、動(dòng)態(tài)的變化。目前的分子生物學(xué)方法還不能捕獲到蛋白質(zhì)和基因的這些變化,但獲取這些信息對與研究基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)之間的相互作用又至關(guān)重要。因此,發(fā)展能用于、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測蛋白質(zhì)和基因活動(dòng)的方法是非常必要的。激光掃描多光子顯微鏡系統(tǒng)多光子顯微鏡,實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、無標(biāo)記的生物組織觀測方案。

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與傳統(tǒng)的單光子寬視野熒光顯微鏡相比,多光子顯微鏡(MPM)具有光學(xué)切片和深層成像等功能,這兩個(gè)優(yōu)勢極大地促進(jìn)了研究者們對于完整大腦深處神經(jīng)的了解與認(rèn)識(shí)。2019年,JeromeLecoq等人從大腦深處的神經(jīng)元成像、大量神經(jīng)元成像、高速神經(jīng)元成像這三個(gè)方面論述了相關(guān)的MPM技術(shù)[1]。想要將神經(jīng)元活動(dòng)與復(fù)雜行為聯(lián)系起來,通常需要對大腦皮質(zhì)深層的神經(jīng)元進(jìn)行成像,這就要求MPM具有深層成像的能力。激發(fā)和發(fā)射光會(huì)被生物組織高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素,雖然可以通過增加激光強(qiáng)度來解決散射問題,但這會(huì)帶來其他問題,例如燒壞樣品、離焦和近表面熒光激發(fā)。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長的波長作為激發(fā)光。

1,光源、光路高度整合通過精密的設(shè)計(jì),將飛秒激光器、掃描振鏡、PMT、濾光片組,甚至是單光子熒光光路全套整合在一個(gè)不大的掃描頭內(nèi),無論掃描頭如何移動(dòng),掃描頭內(nèi)的光路都可以保持穩(wěn)定不變,從而實(shí)現(xiàn)了超穩(wěn)定、免維護(hù)的特點(diǎn)。2,配合多維度、高精度機(jī)械控制系統(tǒng)。掃描頭直接架設(shè)在一個(gè)多維運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置上,可沿任意方向和角度移動(dòng)掃描頭,方便對動(dòng)物樣本進(jìn)行多方位的掃描觀察。而這在常規(guī)方案的多光子顯微鏡上有很大的實(shí)現(xiàn)難度,不但需要多個(gè)關(guān)節(jié)組合的光路導(dǎo)向機(jī)構(gòu),并且在這些關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,都冒著極大的光路偏移的風(fēng)險(xiǎn),以至于在使用一段時(shí)間后都需要對光路進(jìn)行再次校準(zhǔn),而這樣的問題在我司上則完全不會(huì)發(fā)生。3.一機(jī)多能。精確測量細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能,多光子顯微鏡技術(shù)走在科技前沿。

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在多光子顯微鏡(也稱為非線性或雙光子顯微鏡)中,以兩倍正常激發(fā)波長照射樣品。更長的波長是有利的,因?yàn)樗鼈兛梢愿畹卮┩笜悠愤M(jìn)行3D成像,并且因?yàn)樗鼈儾粫?huì)損壞樣品,從而延長樣品壽命。為了實(shí)現(xiàn)多光子激發(fā),照明光束在空間上聚焦(使用光學(xué)器件),同時(shí)使用高能短脈沖激發(fā)光束以提高兩個(gè)(或更多)光子同時(shí)到達(dá)同一位置(即熒光團(tuán)分子)的概率。多光子顯微技術(shù)的例子包括二次諧波產(chǎn)生(SHG)、三次諧波產(chǎn)生(THG)、相干反斯托克斯拉曼光譜(CARS)和受激發(fā)射耗盡(STED)顯微技術(shù)。由于這些技術(shù)中的每一種都使用脈沖激光器,因此選擇能夠比較大限度地減少脈沖色散的光學(xué)組件很重要,并且激光反射二向色鏡應(yīng)具有低GDD特性。多光子顯微鏡可以更好的了解神經(jīng)信號(hào)之間復(fù)雜動(dòng)態(tài)的編碼過程。美國清醒動(dòng)物多光子顯微鏡數(shù)據(jù)采集

全球多光子顯微鏡主要消費(fèi)地區(qū)分析,包括消費(fèi)量及份額等。美國全自動(dòng)多光子顯微鏡暗場成像

多光子顯微優(yōu)點(diǎn):☆光損傷小:由于雙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(shí)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*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(huì)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,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(shí)的1/16,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;☆避免組織自發(fā)熒光的干擾,獲得較強(qiáng)的樣品熒光:生物組織中的自發(fā)熒光物質(zhì)的激發(fā)波長一般在350~560nm范圍內(nèi),采用近紅外或紅外波段的激光作為光源,能**降低生物組織對激發(fā)光吸收。美國全自動(dòng)多光子顯微鏡暗場成像