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國外熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-10-20

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(dòng)物頭部顱窗上,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)的長時(shí)程觀測。相比單光子激發(fā),雙光子激發(fā)具有良好的光學(xué)斷層、更深的生物組織穿透等優(yōu)勢,其橫向分辨率達(dá)到0.65μm,成像質(zhì)量與商品化大型臺(tái)式雙光子熒光顯微鏡可相媲美,遠(yuǎn)優(yōu)于目前領(lǐng)域內(nèi)主導(dǎo)的、美國腦科學(xué)計(jì)劃重要團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的微型化寬場顯微鏡。采用雙軸對(duì)稱高速微機(jī)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)鏡掃描技術(shù),成像幀頻已達(dá)40Hz(256*256像素),同時(shí)具備多區(qū)域隨機(jī)掃描和每秒1萬線的線掃描能力。此外,采用自主設(shè)計(jì)可傳導(dǎo)920nm飛秒激光的光子晶體光纖,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微型雙光子顯微鏡對(duì)腦科學(xué)領(lǐng)域較廣泛應(yīng)用的指示神經(jīng)元活動(dòng)的熒光探針(如GCaMP6)的有效利用。 同時(shí)采用柔性光纖束進(jìn)行熒光信號(hào)的接收,解決了動(dòng)物的活動(dòng)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(xué)技術(shù)的結(jié)合,可望在結(jié)構(gòu)與功能成像的同時(shí),精細(xì)地操控神經(jīng)元和神經(jīng)回路的活動(dòng)。雙光子顯微鏡在各領(lǐng)域研究中已有許多成功實(shí)例;國外熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

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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(duì)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(duì)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(duì)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(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(共焦),這樣就提高了對(duì)熒光的收集率,而收集率的提高直接導(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,明顯降低了散射的干擾;☆光子躍遷具有很強(qiáng)的選擇激發(fā)性,所以可以對(duì)生物組織中一些特殊物質(zhì)進(jìn)行成像研究;布魯克雙光子顯微鏡授權(quán)供應(yīng)商雙光子顯微鏡中,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,并且連焦平面外的熒光信號(hào)也不會(huì)有。

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首先我們來簡單介紹一下激光掃描共聚焦和雙光子這兩種當(dāng)紅的顯微成像技術(shù)。激光掃描共聚焦顯微技術(shù),是熒光顯微成像的一種,用于激發(fā)樣品的熒光信號(hào)并對(duì)其放大成像。在激光掃描共聚焦顯微鏡中,樣品焦平面上每一時(shí)刻只有一個(gè)點(diǎn)被激發(fā)光照射,縱然焦平面外也有激發(fā)光照射,但通過探測器前的(pinhole),有焦平面上的熒光信號(hào)能被探測器接收。也就是說,每個(gè)時(shí)刻,只有焦平面上一個(gè)點(diǎn)的信號(hào)被探測。通過點(diǎn)掃描的方式,一個(gè)個(gè)點(diǎn)的信號(hào)就可以組合出終的圖像。雙光子顯微鏡(包括多光子顯微鏡)同樣采用點(diǎn)掃描的方式得到圖像。不同的是,其采用的激發(fā)光波長較長,只有當(dāng)兩個(gè)(或更多)激發(fā)光光子幾乎同時(shí)轟擊熒光探針的時(shí)候才可能激發(fā)出熒光信號(hào)。所以只有在光子密度特別大的焦點(diǎn),出才會(huì)激發(fā)出熒光。也就是說,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,并且連焦平面外的熒光信號(hào)也不會(huì)有。

雙光子顯微成像技術(shù)不是什么新技術(shù),早在20多年前就有了,目前已經(jīng)在生命科學(xué)和材料科學(xué)中廣泛應(yīng)用。幾年前雙光子**過期后,已經(jīng)推出自己的雙光子顯微鏡的廠家估計(jì)不少于10家以上。即便如此,世界上很多實(shí)驗(yàn)室都搭雙光子,自己搭的好處有很多,首先是便宜,尤其是實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)有飛秒激光器,那就更很省錢了。其次是靈活,可以選擇針對(duì)特殊用途的搭配,改動(dòng)也靈活。結(jié)束后的好處就是可以鍛煉隊(duì)伍,一趟走下來可以把新手帶出來,后期維護(hù)也更加自由。當(dāng)然壞處也不少,首先是操心,特別是第1次搭的時(shí)候,開始要想方案,后來要解決各種實(shí)際問題。其次是花時(shí)間,加上買配件的時(shí)間,比買一臺(tái)現(xiàn)成的商業(yè)化雙光子耗時(shí)長。現(xiàn)在已經(jīng)有不少關(guān)于如何搭雙光子顯微鏡的文章,各種protocol,大多是老外寫的,中文的較少。其實(shí)完全自己搭一套好用的系統(tǒng)還是不容易的,尤其是沒有經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候,容易走彎路,多花錢,也多花時(shí)間,再加上雙光子的重要器件都需要從國外購買,在國內(nèi)買這些東西耗時(shí)較長。因此,我想總結(jié)一下我們的經(jīng)驗(yàn),貼出來分享,希望能幫到想自己動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)室雙光子顯微鏡有哪些分類呢?

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由于具有較高輸出功率的光源可以提高成像速度,在我們的實(shí)驗(yàn)中,時(shí)間分辨率主要是受OPO輸出可見光激光功率的限制。盡管在單點(diǎn)掃描系統(tǒng)中,v2PE激發(fā)會(huì)使得空間分辨率提高,但多聚焦v2PE顯微鏡具有與1PE多聚焦顯微鏡近乎相同的橫向分辨率,這主要是多聚焦成像和單點(diǎn)掃描技術(shù)之間的差異造成的。由于v2PE的激發(fā)體積小于1PE,引入圖像掃描技術(shù)可以進(jìn)一步提高空間分辨率,這種技術(shù)需要通過在陣列前引入額外的微透鏡陣列來實(shí)現(xiàn)。除此之外,由于可見光區(qū)域的共振效應(yīng),可能會(huì)產(chǎn)生光漂白,因而為了延長觀察時(shí)間,系統(tǒng)還需要對(duì)激發(fā)強(qiáng)度和曝光時(shí)間做進(jìn)一步優(yōu)化。雙光子顯微鏡在組織透明化成像中應(yīng)用。國外雙光子顯微鏡商家電話

雙光子顯微鏡廠家就找因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司;國外熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡本質(zhì)的區(qū)別在于,光學(xué)顯微鏡:用的是可見光電子顯微鏡:用的是高頻電子射波有什么區(qū)別,在于一個(gè)基本的原理,光的衍射。。。光波是一個(gè)有趣的東西,其中有一項(xiàng),如果物體的體積小于光的波長,光一般可以繞過去,不發(fā)生明顯變化。也就是說,有這個(gè)物體和沒這個(gè)物體,在這種情況下,光是不會(huì)發(fā)生明顯改變的??梢姽獾牟ㄩL(肉眼):380~780納米,也就是,如果比380納米還要小的東西,用光學(xué)顯微鏡,無論你放大多少倍,也是看不見的。因?yàn)楣饫@過去了。。。光的衍射為了克服這個(gè)問題,科學(xué)家用波長更短的光去照射物體,也是就被觀測物。比如10納米級(jí)的光,這樣,就能看到我們用肉眼無論如何都看不見的東西。這就是電子顯微鏡多說一句,光速是不變的。光速=頻率×波長。波長越短,頻率越大。。頻率越大,光波的能量越大。這就是為什么電子顯微鏡的功率越大,能看到的東西越小。顏色取決于物體能反射光的波長的長短當(dāng)你看到的物體小于較小可見光的波長,那它就是沒有顏色的。。。因?yàn)轭伾侨庋蹖?duì)于可見光頻率在大腦中的投影。。。。所以只能把他們統(tǒng)一變?yōu)楹诎住?。。沒有顏色不是透明的意思,它們不是肉眼可見顏色的定義中包含的。國外熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

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