n摻雜可以明顯影響碳點(CDs)的發(fā)射和激發(fā)特性,使雙光子碳點(TP-CDs)具有本征雙光子激發(fā)特性和605nm紅光發(fā)射特性。在638nm激光的照射下,除了長波激發(fā)和發(fā)射外,還能產(chǎn)生活性氧,這為光動力技術提供了極大的可能性。更重要的是,各種表征和理論模擬證實了摻雜誘導的N雜環(huán)在TP-CDs與RNA的親和力中起著關鍵作用。這種親和力不僅可以實現(xiàn)核仁特異性的自我靶向,還可以通過ROS斷裂RNA鏈來解離TP-CDs@RNA復合物,從而在治療過程中產(chǎn)生熒光變化。TP-CDs結合了ROS產(chǎn)生的能力、PDT過程中的熒光變化、長波激發(fā)和發(fā)射特性以及核仁特異性自靶向性,因此可以認為是一種實時處理核仁動態(tài)變化的智能CDs。雙光子顯微鏡角膜成像。美國熒光雙光子顯微鏡代理商
新一代微型化雙光子熒光顯微鏡體積小,重只2.2克,適于佩戴在小動物頭部顱窗上,實時記錄數(shù)十個神經(jīng)元、上千個神經(jīng)突觸的動態(tài)信號。在大型動物上,還可望實現(xiàn)多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長時程觀測。相比單光子激發(fā),雙光子激發(fā)具有良好的光學斷層、更深的生物組織穿透等優(yōu)勢,其橫向分辨率達到0.65μm,成像質(zhì)量與商品化大型臺式雙光子熒光顯微鏡可相媲美,遠優(yōu)于目前領域內(nèi)主導的、美國腦科學計劃重要團隊所研發(fā)的微型化寬場顯微鏡。采用雙軸對稱高速微機電系統(tǒng)轉(zhuǎn)鏡掃描技術,成像幀頻已達40Hz(256*256像素),同時具備多區(qū)域隨機掃描和每秒1萬線的線掃描能力。此外,采用自主設計可傳導920nm飛秒激光的光子晶體光纖,該系統(tǒng)實現(xiàn)了微型雙光子顯微鏡對腦科學領域較廣泛應用的指示神經(jīng)元活動的熒光探針(如GCaMP6)的有效利用。同時采用柔性光纖束進行熒光信號的接收,解決了動物的活動和行為由于熒光傳輸光纜拖拽而受到干擾的難題。未來,與光遺傳學技術的結合,可望在結構與功能成像的同時,精細地操控神經(jīng)元和神經(jīng)回路的活動。進口激光熒光雙光子顯微鏡供應商雙光子顯微鏡在多個領域研究中已有許多成功實例。
要想讓激發(fā)激光進入更深的層面,大致可從兩個方面入手,裝置優(yōu)化與標本改造。關于裝置優(yōu)化,我們可以把激光束變得更細,使能量更加集中,就能讓激光穿透更深。關于標本,其中影響光傳播的主要是物質(zhì)吸收和散射,解決這個問題,我們需要對樣本進行透明化處理。一種方法是運用某種物質(zhì)將標本浸泡,使其中的物質(zhì)(主要是脂質(zhì))被破壞或溶解。另一種方法是運用電泳將脂質(zhì)電解,讓標本“透明度”提高。高光子密度帶來的高能量容易損傷細胞,所以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,其脈沖達到最大值所持續(xù)的周期只有十萬億分之一秒,而其頻率可以達到80至100兆赫,這樣即能達到雙光子激發(fā)的高光子密度要求,又能不損傷細胞,使掃描能更好地進行。
宇宙,浩瀚無垠,在數(shù)百億光年可觀測的空間里閃爍著上萬億個星系。人類1400克的大腦,如同一個小小的宇宙,包含了百億級神經(jīng)元和百萬億級的神經(jīng)突觸,其結構和功能上極其復雜而精密的連接,涌現(xiàn)出意識和思想--大腦小宇宙隱藏著世界上較佳麗較深邃的奧秘。新千年伊始,世界科技強國紛紛啟動有史以來比較大規(guī)模的腦科學研究計劃,人類探索大腦的波瀾壯闊的歷史畫卷正在展開。工欲善其事,必先利其器。目前,各國腦科學計劃的一個重要方向就是打造用于全景式解析腦連接圖譜和功能動態(tài)圖譜的研究工具。其中,如何打破尺度壁壘,整合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動與大腦整體的活動和個體行為信息,是領域內(nèi)亟待解決的一個關鍵挑戰(zhàn)。成像平臺倒置雙光子顯微鏡啟用顯微鏡自帶調(diào)焦設備。
目前,世界各國的腦科學研究如火如荼,中國的腦計劃也即將啟動。其中,關于全景式解析腦連接圖譜和功能動態(tài)圖譜的研究成為重點研究方向,而如何打破尺度壁壘,融合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動與大腦整體的信息處理和個體行為信息,是領域內(nèi)亟待解決的一個關鍵挑戰(zhàn)。2021年1月6日,由北京大學分子醫(yī)學研究所牽頭,聯(lián)合北大信息科學技術學院電子學系、工學院以及中國人民******醫(yī)學科學院等組成的跨學科團隊,在NatureMethods在線發(fā)表題為“Miniaturetwo-photonmicroscopyforenlargedfield-of-view,multi-plane,andlong-termbrainimaging”的文章。文中報道了第二代微型化雙光子熒光顯微鏡FHIRM-TPM2.0,其成像視野是該團隊于2017年發(fā)布的低1代微型化顯微鏡的7.8倍,同時具備三維成像能力,獲取了小鼠在自由運動行為中大腦三維區(qū)域內(nèi)上千個神經(jīng)元清晰穩(wěn)定的動態(tài)功能圖像,并且實現(xiàn)了針對同一批神經(jīng)元長達一個月的追蹤記錄。雙光子顯微鏡成像技術及不同轉(zhuǎn)基因小鼠開展對多種臟器的成像研究。美國熒光雙光子顯微鏡代理商
雙光子顯微鏡有這么多優(yōu)點,那么雙光子顯微鏡有哪些應用呢?美國熒光雙光子顯微鏡代理商
雙光子顯微鏡是激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術相結合的新技術。雙光子激發(fā)的基本原理是:在光子密度較高的情況下,熒光分子可以同時吸收兩個波長較長的光子,經(jīng)過短暫的所謂激發(fā)態(tài)壽命后,發(fā)射一個波長較短的光子;效果和用波長為長波長一半的光子激發(fā)熒光分子是一樣的。雙(多)光子成像的優(yōu)點是具有更深的組織穿透深度,紅外光可以在平面上探測到極限為1mm的組織區(qū)域;因為信號背景比高,所以具有更高的對比度;由于激發(fā)體積小,具有定點激發(fā)、光毒性小的特點;激發(fā)波長由紫外、可見光調(diào)整為紅外激發(fā),更加安全。美國熒光雙光子顯微鏡代理商