為了驗證動物生物樣品的時間分辨成像能力,本實驗觀察了活海拉細胞高爾基體中的青色熒光蛋白mTFP1,見圖3(a),(c)-(i)。使用的物鏡及尺寸與熒光顆粒成像一致,對比可見v2PE在空間分辨率、激發(fā)深度級圖像對比度較常規(guī)寬場顯微鏡都有所提高。此外,v2PE可以同時激發(fā)多個波長的熒光蛋白,這種技術還可以應用于細胞內分子的三維動力學多色成像。在此基礎上,實驗對海拉細胞中的高爾基體(mTFP1)和纖顫蛋白(EGFP)進行了在體成像,見圖3(j)-(n),青色為mTFP1,綠色為EGFP,實驗中兩種熒光蛋白同時成像,終采用光譜分離法將不同蛋白的熒光信號分離出來。優(yōu)勢來源于其雙光子光源的非線性光學效應。國外雙光子顯微鏡成像視野
1990年初,當WinfriedDenk剛從康奈爾大學博士畢業(yè)準備前往瑞士讀博后時,他看了一本關于激光掃描顯微鏡的書,從中了解到非線性光學效應——強光和物質的相互作用。當時,Denk有同事研究生物樣品中的鈣離子但苦于沒有強大的紫外激光器和光學元件,于是他就想到如果使用雙光子吸收就能夠繞開紫外,換言之,與其通過一個紫外光子激發(fā)標記的鈣離子,通過兩個雙倍波長的可見光光子也能激發(fā)相同的熒光。有了想法后馬上實驗。借了一套染料飛秒激光器,Denk聯(lián)合他的導師WattWebb及其博士生JamesStrickler只用六個小時就完成了實驗搭建,采集數(shù)據則用了兩到三天,于是一篇里程碑式的文章就此誕生了。進口雙光子顯微鏡的成像視野成像平臺倒置雙光子顯微鏡啟用顯微鏡自帶調焦設備。
雙光子顯微鏡是結合了雙光子激發(fā)技術和激光掃描共聚顯微鏡的一種新型熒光顯微鏡,其原理大致是這樣的:首先,讓我們來看看什么是熒光顯微鏡。熒光顯微鏡是以紫外線為光源,照射被檢物體上的熒光物質或是熒光染料,使其發(fā)出熒光。相比普通光學顯微鏡,熒光顯微鏡運用了波長更短的紫外線,再將可見光過濾掉,提高了分辨力率。而當被檢物體過厚時,從不同深度發(fā)出的熒光都會打在物鏡上,使觀察到的像模糊、發(fā)虛,無法清楚的知道被檢物體的結構。而激光掃描共聚顯微鏡就是在熒光顯微鏡的基礎上,增加了激光掃描裝置,從而解決了上述問題。激光共聚掃描顯微鏡脫離了傳統(tǒng)光學顯微鏡的場光源和局部平面成像模式,采用激光束作光源,激光束經照明孔,經由分光鏡反射至物鏡,并聚焦于樣品上,對標本焦平面上每一點進行掃描。組織樣品中的熒光物質受到刺激后發(fā)出的熒光經原來入射光路直接反向回到分光鏡,通過探測孔時先聚焦,然后被光探頭收集,轉化為信號輸送到計算機進行處理。這個裝置能讓通過探測***的只有焦平面上發(fā)出的熒光,使成像更為清晰準確,同時通過改變物鏡的焦距,能對不同焦平面進行掃描,通過計算機繪出普通顯微鏡無法觀測的三維圖像。
雙光子技術在醫(yī)學診斷方面有著巨大的應用潛力。這方面沒有標準和體系,需要系統(tǒng)的醫(yī)學研究和龐大的醫(yī)學數(shù)據支撐。通過基于多光子成像技術研究細胞結構、生化成分、微環(huán)境、組織形態(tài)、代謝功能的影響信息,可以發(fā)現(xiàn)與細胞學、分子生物學、組織病理學、疾病的診斷和特征的關系。共同探索生理病理基礎和分子細胞生物學機制,篩選皮膚病、自身免疫性疾病等疑難疾病的識別、診斷和鑒別診斷依據,建立全新完整的多光子細胞診斷數(shù)據庫,明確不同疾病的多光子臨床檢測設備產品標準。在討論環(huán)節(jié),來自病理科、呼吸中心、心內科、神經內科、皮膚科、研究所的多位醫(yī)生和科研人員結合各自的工作領域,與王愛民副教授進行了熱烈的討論。其中,毛發(fā)中心楊頂權主任擬再次邀請王愛民副教授進行學術交流。通過此次學術交流,病理學系和研究所分別與王愛民副教授課題組達成了初步合作意向。由于其非侵入性和高分辨率的特點,雙光子顯微鏡成為了研究神經科學、ai癥研究、免疫學等領域的重要工具。
在傳統(tǒng)寬場顯微鏡中,來自標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,分辨率有了本質上的提高,擁有了對樣品的特定焦平面精細成像的能力,可以進行三維成像、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檢測器。若要提高信號強度,需要加大激發(fā)光功率,這又會導致對活細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效應,與單光子共聚焦顯微鏡比較大的不同在于無須使用***限制光學散射,其具體優(yōu)勢如下。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?進口雙光子顯微鏡的成像視野
雙光子顯微鏡品牌有哪些?國外雙光子顯微鏡成像視野
臨研所、病理科和科研處邀請北京大學王愛民副教授在2020年12月22日做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統(tǒng)介紹及其在臨床醫(yī)療診斷”的學術報告。學術報告由臨研所醫(yī)學實驗研究平臺潘琳老師主持。王愛民,北京大學信息科學技術學院副教授,畢業(yè)于北京大學物理系,獲學士、碩士學位,后于英國巴斯大學物理系獲博士學位。該研究組研發(fā)的微型雙光子顯微鏡,第1次在國際上獲得了小鼠大腦神經元和神經突觸清晰穩(wěn)定的動態(tài)信號,該成果獲得了2017年度“中國光學進展”和“中國科學進展”,并被NatureMethods評為2018年度“年度方法--無限制行為動物成像”。目前,該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術在臨床診斷中的應用,為未來即時病理、離體組織檢測、術中診斷等提供新型的影像手段和分析方法。國外雙光子顯微鏡成像視野