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激光熒光雙光子顯微鏡成像原理

來源: 發(fā)布時間:2021-12-03

從雙光子的原理和特點我們就可以明顯的得出雙光子的優(yōu)點:☆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,這一波段的光對細胞和組織的光損傷小,適用于長時間的研究;☆穿透能力強:相對于紫外光,可見光和近紅外光都具有更強的穿透能力,因而受生物組織散射的影響更小,解決對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,雙光子吸收局限于焦點處的體積約為波長3次方的范圍內(nèi);☆漂白區(qū)域?。河捎诩ぐl(fā)只存在于交點處,所以焦點以外的區(qū)域都不會發(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濾波器(共焦),這樣就提高了對熒光的收集率,而收集率的提高直接導致圖像對比度的提高;☆圖像對比度高: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)時的1/16,降低了散射的干擾;☆光子躍遷具有很強的選擇激發(fā)性,所以可以對生物組織中一些特殊物質(zhì)進行成像研究;雙光子顯微鏡中,同樣每個時刻只有焦平面上一個點的信號被探測,并且連焦平面外的熒光信號也不會有。激光熒光雙光子顯微鏡成像原理

激光熒光雙光子顯微鏡成像原理,雙光子顯微鏡

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(zhì)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。進口bruker雙光子顯微鏡授權供應商雙光子顯微鏡放大倍數(shù)是多少?

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Denk很快就將雙光子顯微鏡用于神經(jīng)元成像,而1997年在Svoboda測量完整老鼠大腦的錐體神經(jīng)元的感官刺激誘導樹突鈣離子動態(tài)后,雙光子顯微鏡的潛能開始完全凸顯。值得一提的是,霍華德·休斯醫(yī)學院Svoboda實驗室和Thorlabs在2016年合作推出了一種強大的多光子介觀顯微鏡,其成像視場達到5毫米,能夠跨多個腦區(qū)進行高速功能成像。根據(jù)清華大學單一采購來源的**指導意見:這種顯微鏡的視場是普通雙光子顯微鏡的10倍。30年來,雙光子顯微鏡已成為較厚生物組織三維成像中不可或缺的工具。從雙光子到三光子甚至四光子,這種非線性成像技術通常也被統(tǒng)稱為多光子顯微鏡。下圖統(tǒng)計了自1990年以來每年發(fā)表的多光子顯微鏡文章數(shù)量,發(fā)展速度可見一斑。

在深度組織中以較長時間對活細胞成像,雙光子顯微鏡是當前之選。雙光子和共聚焦顯微鏡都是通過激光激發(fā)樣品中的熒光標記,使用探測器測量被激發(fā)的熒光。但是,共聚焦一般使用單模光纖耦合激光器,通過單光子激發(fā)熒光,而雙光子使用飛秒激光器,通過幾乎同時吸收兩個長波光子激發(fā)熒光。雙光子激發(fā)熒光的主要優(yōu)勢:雙光子比共聚焦使用的更長的波長,所以對組織的損傷更小且穿透更深。共聚焦的成像深度一般為100微米,雙光子則能達到250到500微米,甚至超過1毫米。另外,同時吸收兩個光子意味只有度聚焦點處能被激發(fā),所以不會損傷焦平面之外的組織,并且生成更清晰的圖像。雙光子顯微鏡能夠在細胞甚至是亞細胞水平上對神經(jīng)細胞的形態(tài)結構、離子濃度、細胞運動、進行直接成像監(jiān)測。

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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605 nm的紅光發(fā)射特性。在638 nm激光照射下,除了長波激發(fā)和發(fā)射外,還可以實現(xiàn)活性氧(ROS)的產(chǎn)生,這為光動力技術提供了巨大的可能性。更重要的是,通過各種表征和理論模擬證實,摻雜誘導的N雜環(huán)在TP-CDs與RNA的親和力中起關鍵作用。這種親和力不僅為實現(xiàn)核仁特異性自我靶向提供了可能,而且通過ROS斷裂RNA鏈解離TP-CDs@RNA復合物,賦予治療過程中的熒光變異。TP-CDs結合了ROS的產(chǎn)生能力、光動力療法(PDT)過程中的熒光變化、長波激發(fā)和發(fā)射特性以及核仁的特異性自靶向性,可以認為是一種結合核仁動態(tài)變化實時處理的智能CDs。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖光,是通過物鏡匯聚的。美國熒光激光雙光子顯微鏡掃描深度

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實驗從理論和實驗上評估了多焦點v2PE顯微鏡的空間分辨率,并與單光子熒光顯微鏡進行了對比,實驗中v2PE的激發(fā)波長為521 nm,使用放大倍率為100倍的物鏡,尺寸為0.6AU,對直徑100nm的熒光顆粒進行了測試性成像,共獲得40幅不同采樣深度的圖像合成為三維圖像。圖像在橫向和縱向的半高全寬分別是177 nm和297 nm,這些值接近顯微鏡的理論分辨率。后續(xù)還利用軟件模擬從理論上研究了多焦點v2PE顯微技術的空間分辨率,模擬計算顯示v2PE點擴散函數(shù)(PSF)的橫向半高寬與單光子激發(fā)熒光(1PE)相似,軸向的半高寬較1PE減少,可以提高空間分辨率。激光熒光雙光子顯微鏡成像原理

與雙光子顯微鏡相關的擴展資料:

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新型雙光子顯微鏡帶有的超高靈敏度的直接探測器能記錄組織深層**細微的內(nèi)部結構。多達7個的外置通道以及光譜拆分軟件充分支持多色的多光子實驗。再結合高速12kHz掃描頭和比較大掃描視野,將軸向位移減至**小,有效地收集來自深層組織的微弱光子,使圖像更明亮,將對標本的光毒性減至**小。