美國(guó)激光雙光子顯微鏡磷光壽命計(jì)數(shù)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-10-23

從雙光子的原理和特點(diǎn),我們可以清楚地得出雙光子的優(yōu)點(diǎn):☆光損傷小:由于雙光子顯微鏡采用可見光或近紅外光作為激發(fā)光源,因此該波段的光對(duì)細(xì)胞和組織的光損傷很小,適合長(zhǎng)期研究;☆穿透能力強(qiáng):與紫外光相比,可見光和近紅外光的穿透能力更強(qiáng),因此受生物組織散射的影響更小,解決了生物組織深層物質(zhì)的層析成像問(wèn)題;☆高分辨率:由于雙光子吸收的截面很小,只能在焦平面很小的區(qū)域激發(fā)熒光,雙光子吸收被限制在焦點(diǎn)處體積約為波長(zhǎng)三次方的范圍內(nèi);☆漂白區(qū)域小:由于激發(fā)只存在于交點(diǎn)處,焦點(diǎn)外的區(qū)域不會(huì)發(fā)生光漂白;☆熒光收集率高:與共焦成像相比,雙光子成像不需要濾光片(共焦),提高了熒光收集率,直接導(dǎo)致圖像對(duì)比度的提高;☆圖像對(duì)比度高:由于熒光波長(zhǎng)小于入射波長(zhǎng),瑞利散射產(chǎn)生的背景噪聲*為單光子激發(fā)產(chǎn)生的1/16,減少了散射的干擾;光子躍遷具有很強(qiáng)的選擇性激發(fā),因此可以用來(lái)對(duì)生物組織中的一些特殊物質(zhì)進(jìn)行成像;雙光子顯微鏡的探測(cè)器,該怎么選用?美國(guó)激光雙光子顯微鏡磷光壽命計(jì)數(shù)

美國(guó)激光雙光子顯微鏡磷光壽命計(jì)數(shù),雙光子顯微鏡

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(shí)吸收2個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子使電子躍遷到較高能級(jí),經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的時(shí)間后,電子再躍遷回低能級(jí)同時(shí)放出一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子(P=h/λ)。利用這個(gè)原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術(shù)。雙光子顯微鏡使用長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖激光,通過(guò)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(guò)物鏡,被光探頭接收,從而達(dá)到逐點(diǎn)掃描的效果。國(guó)內(nèi)2PPLUS雙光子顯微鏡廠家電話雙光子顯微鏡中,同樣每個(gè)時(shí)刻只有焦平面上一個(gè)點(diǎn)的信號(hào)被探測(cè),并且連焦平面外的熒光信號(hào)也不會(huì)有。

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王愛民副教授結(jié)合工作實(shí)例,展示了雙光子顯微鏡的研發(fā)與應(yīng)用。歷經(jīng)3年多的協(xié)同奮戰(zhàn),成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡,重量只為2.2克,這一微型顯微鏡獲取了小鼠在自由行為過(guò)程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)清晰、穩(wěn)定的圖像,該顯微鏡適于佩戴在小動(dòng)物頭部,可實(shí)時(shí)記錄數(shù)十個(gè)神經(jīng)元、上千個(gè)神經(jīng)突觸的動(dòng)態(tài)信號(hào),在大型動(dòng)物上,還可望實(shí)現(xiàn)多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長(zhǎng)時(shí)程觀測(cè)。雙光子顯微成像的在生物醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用有較大的應(yīng)用前景,首先雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)成像,在亞微米級(jí)成像,此功能與目前市場(chǎng)上的共聚焦類顯微鏡性能類似;雙光子顯微成像能夠?qū)崟r(shí)、在體、原位、無(wú)創(chuàng)地,根據(jù)不同物質(zhì)組份的光譜特性,區(qū)分成像;雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行生化指標(biāo)成像,在無(wú)造影劑的前提下,利用自發(fā)熒光、二次諧波、熒光獲得活細(xì)胞生化信息。

美國(guó)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所在JaneliaFarmResearchCampus的吉娜博士小組與來(lái)自中科院上海光機(jī)所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的王琛博士較近成功將一種新的自適應(yīng)光學(xué)的方法和雙光子顯微鏡結(jié)合,研制出一種新的自適應(yīng)光學(xué)雙光子熒光顯微鏡。通過(guò)校正小鼠大腦的像差,在視覺皮層的不同深度處均獲得了提高數(shù)倍的成像分辨率和信號(hào)強(qiáng)度,明顯改進(jìn)了成像質(zhì)量,使得原來(lái)在鼠腦中不可見或者模糊的細(xì)節(jié)變得清晰可見,她們成功將該方法應(yīng)用于老鼠視覺皮層第五層(約500μm)的形貌結(jié)構(gòu)成像和鈣離子功能成像。這一新的自適應(yīng)光學(xué)方法,使得在小鼠深層區(qū)域成像中獲得近衍射極限的成像分辨率成為現(xiàn)實(shí)。這一成果發(fā)表在較新一期的《NatureMethods》。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(cè)。

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新一代微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的成功研制是國(guó)家重大科研儀器研制專項(xiàng)的一個(gè)碩果。它彰顯了北京大學(xué)在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域先期布局的前瞻性,鍛煉了一支以年輕PI和碩博研究生為主體、具有學(xué)科交叉背景和重要技術(shù)創(chuàng)新能力的“中國(guó)智造”隊(duì)伍。目前,該研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在領(lǐng)銜建設(shè)“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像”十三五國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,積極參與即將啟動(dòng)的中國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃??梢云诖?,微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)將為實(shí)現(xiàn)“分析腦、理解腦、模仿腦”的戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)揮不可或缺的重要作用雙光子顯微鏡使用長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖光,是通過(guò)物鏡匯聚的。ultima雙光子顯微鏡成像技術(shù)

如果已經(jīng)有了飛秒光,就可以幾套雙光子顯微鏡共享一臺(tái),只需分光即可。美國(guó)激光雙光子顯微鏡磷光壽命計(jì)數(shù)

在傳統(tǒng)寬場(chǎng)顯微鏡中,來(lái)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(gè)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針空有效濾除了雜散光,分辨率有了本質(zhì)上的提高,擁有了對(duì)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(dòng)態(tài)成像等。然而,針空在濾除雜散光的同時(shí)也將大部分來(lái)自焦平面的熒光濾除了,只有很弱的熒光到達(dá)檢測(cè)器。若要提高信號(hào)強(qiáng)度,需要加大激發(fā)光功率,這又會(huì)導(dǎo)致對(duì)活細(xì)胞的光毒性和熒光分子的光漂白增加。雙光子顯微鏡蕞大的優(yōu)勢(shì)來(lái)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蕞大的不同在于無(wú)須使用針空限制光學(xué)散射,其具體優(yōu)勢(shì)如下所述。美國(guó)激光雙光子顯微鏡磷光壽命計(jì)數(shù)