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靈長類多光子顯微鏡作用

來源: 發布時間:2021-10-29

因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司 雙光子顯微鏡的基本原理是:在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收 2 個長波長的光子,在經過一個很短的所謂激發態壽命的時間后,發射出一個波長較短的光子;其效果和使用一個波長為長波長一半的光子去激發熒光分子是相同的。雙光子激發需要很高的光子密度,為了不損傷細胞,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脈沖寬度只有 100 飛秒,而其周期可以達到 80至100兆赫茲。在使用高數值孔徑的物鏡將脈沖激光的光子聚焦時,物鏡的焦點處的光子密度是比較高的,雙光子激發只發生在物鏡的焦點上,所以雙光子顯微鏡不需要共聚焦***,提高了熒光檢測效率。中國市場多光子顯微鏡進出口貿易趨勢。靈長類多光子顯微鏡作用

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根據阿貝成像原理,許多光學成像系統是一個低通濾波器,物平面包含從低頻到高頻的信息,透鏡口徑會限制高頻信息通過,只允許一定的低頻通過,因此丟失了高頻信息會使成像所得圖像的細節變模糊,降低分辨率。對于三維成像來說,寬場照明時得到的信息不僅包含物鏡焦平面上樣品的部分信息,同時還包含焦平面外的樣品信息。由于受到焦平面外的信息干擾,常規熒光顯微鏡無法獲得層析圖像。三維結構光照明顯微鏡能夠提高分辨率、獲得層析圖像,是因為利用特定結構的照明光能引入樣品的高頻信息,當結構光的空間頻率足夠高時,只有靠近焦面的部分才能被結構光調制,超出這一區域,逐漸轉變為均勻照明,也就是只有焦面附近的有限區域具有相對完整的頻譜信息,離焦后,高頻信息迅速衰減,所以使用高頻結構光照明可以區分焦面和離焦區域來獲得層析圖像。然后再通過軸向掃描可以獲取樣品不同深度的焦面圖像,重建樣品的三維結構。美國在體多光子顯微鏡方案多光子成像是一種非線性的過程,信號產生要求功率密度達到MW/cm2的量級。

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對兩個遠距離(相距大于1-2 mm)的成像部位,通常使用兩條單獨的路徑進行成像;對于相鄰區域,通常使用單個物鏡的多光束進行成像。多光束掃描技術必須特別注意激發光束之間的串擾問題,這個問題可以通過事后光源分離方法或時空復用方法來解決。事后光源分離方法指的是用算法來分離光束消除串擾;時空復用方法指的是同時使用多個激發光束,每個光束的脈沖在時間上延遲,這樣就可以暫時分離被不同光束激發的單個熒光信號。引入越多路光束就可以對越多的神經元進行成像,但是多路光束會導致熒光衰減時間的重疊增加,從而限制了區分信號源的能力;并且多路復用對電子設備的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率來維持近似單光束的信噪比,這會容易導致組織損傷。

多束掃描技術可以同時對神經元組織的不同位置進行成像該技術:對兩個遠距離(相距大于1-2 mm)的成像部位,通常使用兩條單獨的路徑進行成像;對于相鄰區域,通常使用單個物鏡的多光束進行成像。多光束掃描技術必須特別注意激發光束之間的串擾問題,這個問題可以通過事后光源分離方法或時空復用方法來解決。事后光源分離方法指的是用算法來分離光束消除串擾;時空復用方法指的是同時使用多個激發光束,每個光束的脈沖在時間上延遲,這樣就可以暫時分離被不同光束激發的單個熒光信號。引入越多路光束就可以對越多的神經元進行成像,但是多路光束會導致熒光衰減時間的重疊增加,從而限制了區分信號源的能力;并且多路復用對電子設備的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率來維持近似單光束的信噪比,這會容易導致組織損傷。顯微鏡簡史:從光到多光子顯微鏡。

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    多光子顯微鏡因擁有較深的成像深度,和較高的對比度在生物成像中有著重要的意義,但是它通常需要較高的功率。結合時間上展開的超短脈沖可以實現超快的掃描速度和較深的成像深度,但是其本身所利用的近紅外波段的光會導致分辨率較低。清華大學陳宏偉教授和北京大學席鵬研究員合作研究,結合了結構光成像和上轉化粒子,開發了一種基于多光子上轉化材料和時間編碼結構光顯微鏡的高速超分辨成像系統(MUTE-SIM)。它可以實現50MHz的超高的掃描速度,并突破了衍射極限,實現了超分辨成像。相較于普通的熒光顯微鏡,該顯微鏡提升了,并且只需要較低的激發功率。這種超快、低功率、多光子的超分辨技術,在分辨率高的生物深層組織成像上有著長遠的應用前景。 多光子顯微鏡被認為是、完整生物組織成像的手段之一,其成像尺度從分子級別到整個有機體。嚙齒類多光子顯微鏡研究

顯微鏡產品正拉動市場需求,多光子顯微鏡市場發展潛力巨大。靈長類多光子顯微鏡作用

Ca2+是重要的第二信使,對于調節細胞的生理反應具有重要的作用,開發和利用雙光子熒光顯微成像技術對Ca2+熒光信號進行觀測,可以從某些方面對有機體或細胞的變化機制進行分析,具有重要的意義。利用雙光子熒光顯微成像技術可以觀察細胞內用熒光探針標記的 Ca2*的時間和空間的熒光圖像的變化,還可以觀察細胞某一層面或局部的(Ca2+)熒光圖像和變化。通過對單細胞的研究發現,Ca2+不僅在細胞局部區域間的分布是不均勻的,而且細胞內各局部區域的不同深度或層次間也存在不同程度的 Ca2+梯差即所謂的空間 Ca2梯差。靈長類多光子顯微鏡作用

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