多光子激發(fā)的特點(diǎn)。激發(fā)波長(zhǎng)∶兩個(gè)或多個(gè)光子同時(shí)激發(fā),激發(fā)波長(zhǎng)是單光子激發(fā)波長(zhǎng)的兩倍或多倍(i.e.紅光能激發(fā)UV探針)。多光子激發(fā)∶依賴于多個(gè)光子同時(shí)到達(dá)的時(shí)間。使用脈沖飛秒激光器(i.e.10-16seconds),且能提供更高的峰值功率。熒光限制在焦點(diǎn)處,能滿足多個(gè)光子同時(shí)達(dá)到產(chǎn)生多光子吸收。熒光強(qiáng)度正比于(激光強(qiáng)度)n。為什么使用飛秒激光器?多光子激發(fā)需要超快的激光器,皮秒脈沖不能實(shí)現(xiàn)三光子激發(fā)。深度成像需要更高、更窄脈沖輸出功率。多光子激發(fā)光源處于近紅外區(qū),對(duì)細(xì)胞毒性和光漂白更小。多光子顯微鏡,為疾病診斷和藥物研發(fā)提供強(qiáng)大支持。美國(guó)共聚焦多光子顯微鏡飛秒激光
對(duì)于雙光子成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個(gè)比較大的深度限制因素,而對(duì)于三光子(3P)成像這兩個(gè)問(wèn)題大大減小,但是三光子成像由于熒光團(tuán)的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數(shù)量級(jí)的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強(qiáng)度的熒光信號(hào)。功能性3P顯微鏡比結(jié)構(gòu)性3P顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時(shí)采樣神經(jīng)元活動(dòng);需要更高的脈沖能量,以便在每個(gè)像素停留時(shí)間內(nèi)收集足夠的信號(hào)。復(fù)雜的行為通常涉及到大型的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)既具有局部的連接又具有遠(yuǎn)程的連接。要想將神經(jīng)元活動(dòng)與行為聯(lián)系起來(lái),需要同時(shí)監(jiān)控非常龐大且分布普遍的神經(jīng)元的活動(dòng),大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)在幾十毫秒內(nèi)處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué),就需要MPM具備對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行快速成像的能力。快速M(fèi)PM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù)。bruker多光子顯微鏡方案多光子顯微鏡,提高樣品成像質(zhì)量,降低樣品損害程度。
Ca2+是重要的第二信使,對(duì)于調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理反應(yīng)具有極其重要的作用,開發(fā)和利用雙光子熒光顯微成像技術(shù)對(duì)Ca2+熒光信號(hào)進(jìn)行觀測(cè),可以從某些方面對(duì)有機(jī)體或細(xì)胞的變化機(jī)制進(jìn)行分析,具有重要的意義。利用雙光子熒光顯微成像技術(shù)可以觀察細(xì)胞內(nèi)用熒光探針標(biāo)記的Ca2*的時(shí)間和空間的熒光圖像的變化,還可以觀察細(xì)胞某一層面或局部的(Ca2+)熒光圖像和變化。通過(guò)對(duì)單細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn),Ca2+不僅在細(xì)胞局部區(qū)域間的分布是不均勻的,而且細(xì)胞內(nèi)各局部區(qū)域的不同深度或?qū)哟伍g也存在不同程度的Ca2+梯差即所謂的空間Ca2梯差。
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(shì)極大地促進(jìn)了研究者們對(duì)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)。想要將神經(jīng)元活動(dòng)與復(fù)雜行為聯(lián)系起來(lái),通常需要對(duì)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(guò)增加激光強(qiáng)度來(lái)解決散射問(wèn)題,但這會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)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(zhǎng)的波長(zhǎng)作為激發(fā)光。由于其非侵入性和高分辨率的特點(diǎn),多光子顯微鏡在神經(jīng)科學(xué)、ai癥研究、免疫學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。
2020年,JianglaiWu等人提出提高2PM橫向掃描速率的裝置,稱為FACED(free-spaceangular-chirp-enhanceddelay)。圓柱透鏡將激光束一維聚焦,會(huì)聚角為Δθ。光束進(jìn)入到一對(duì)幾乎平行的高反射鏡中,其間距為S,偏角為α。經(jīng)過(guò)反射鏡多次反射后,激光脈沖被分成多個(gè)傳播方向不同的子脈沖(N=Δθ/α),脈沖間以2S/c的時(shí)間延遲(c,光速)回射。FACED模塊輸出處的子脈沖序列可以看作從虛擬光源陣列發(fā)出的光,這些子脈沖在中繼到顯微鏡物鏡后形成了一個(gè)空間上分離且時(shí)間延遲的焦點(diǎn)陣列。然后將該模塊并入具有高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)雙光子熒光顯微鏡中。光源是具有1MHz重復(fù)頻率的920nm的激光器,通過(guò)FACED模塊可產(chǎn)生80個(gè)脈沖焦點(diǎn),其脈沖時(shí)間間隔為2ns。這些焦點(diǎn)是虛擬源的圖像,虛擬源越遠(yuǎn),物鏡處的光束尺寸越大,焦點(diǎn)越小。光束沿y軸比x軸能更好地充滿物鏡,從而導(dǎo)致x軸的橫向分辨率為0.82μm,y軸的橫向分辨率為0.35μm。中國(guó)市場(chǎng)多光子顯微鏡產(chǎn)量、消費(fèi)量、進(jìn)出口分析及未來(lái)趨勢(shì)。模塊化多光子顯微鏡暗場(chǎng)成像
顯微鏡產(chǎn)品正拉動(dòng)市場(chǎng)需求,多光子顯微鏡市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆C绹?guó)共聚焦多光子顯微鏡飛秒激光
針對(duì)雙光子熒光顯微鏡的特點(diǎn),從理論上分析雙光子成像特點(diǎn),并搭建一套時(shí)間、空間分辨率高,能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、多參數(shù)測(cè)量的雙光子熒光顯微鏡系統(tǒng)。具體系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)∶(1)能對(duì)不同染料的雙光子熒光進(jìn)行探測(cè);(2)用特定染料對(duì)樣品標(biāo)記以后,能實(shí)現(xiàn)雙光子熒光的三維成像;(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的研究,改進(jìn)雙光子熒光顯微成像系統(tǒng);(4)在保證成像質(zhì)量的前提下,簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng),使得實(shí)驗(yàn)操作方便、安全。單光子激發(fā)熒光的過(guò)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(guò)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)像在生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像研究中顯示了較大的優(yōu)勢(shì)。而在顯微成像中,雙光子熒光顯微鏡憑其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn),成為研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能檢測(cè)的重要工具。美國(guó)共聚焦多光子顯微鏡飛秒激光