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國內(nèi)熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少

來源: 發(fā)布時間:2025-07-09

通過并行化不同激光波長的激光掃描,研究人員增加了在相同時間內(nèi)可以成像的體積,同時保持了高的時間和空間分辨率。研究人員通過引入兩種不同波長的鈣信號熒光探針,將神經(jīng)元群體的活動標(biāo)記為兩種不同的顏色,同時激發(fā)兩種不同波長的探針,從而實(shí)現(xiàn)了兩種顏色的并行數(shù)據(jù)記錄。為了實(shí)現(xiàn)三維空間成像,研究人員還在兩個激光束上配置了快速變焦系統(tǒng),即一個電透鏡和一個空間光調(diào)制器。因此,可以以10Hz的速度同時記錄10個500微米和500微米的平面,覆蓋600微米的深度,覆蓋大腦皮層第二層到第五層的結(jié)構(gòu),體積內(nèi)可以記錄2000多個神經(jīng)元。雙光子顯微鏡品牌有哪些?國內(nèi)熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少

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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,這一波段的光對細(xì)胞和組織的光損傷小,適用于長時間的研究;☆穿透能力強(qiáng):相對于紫外光,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(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),這樣就提高了對熒光的收集率,而收集率的提高直接導(dǎo)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(qiáng)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(jìn)行成像的研究;國內(nèi)ultima雙光子顯微鏡圖像對比度雙光子顯微鏡結(jié)合了雙光子激發(fā)技術(shù)和激光掃描共聚顯微鏡。

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1990年初,當(dāng)WinfriedDenk剛從康奈爾大學(xué)博士畢業(yè)準(zhǔn)備前往瑞士讀博后時,他看了一本關(guān)于激光掃描顯微鏡的書,從中了解到非線性光學(xué)效應(yīng)——強(qiáng)光和物質(zhì)的相互作用。當(dāng)時,Denk有同事研究生物樣品中的鈣離子但苦于沒有強(qiáng)大的紫外激光器和光學(xué)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(biāo)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(shí)驗(yàn)。借了一套染料飛秒激光器,Denk聯(lián)合他的導(dǎo)師WattWebb及其博士生JamesStrickler只用六個小時就完成了實(shí)驗(yàn)搭建,采集數(shù)據(jù)則用了兩到三天,于是一篇里程碑式的文章就此誕生了。

雙光子顯微鏡是激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)。雙光子激發(fā)的基本原理是:在光子密度較高的情況下,熒光分子可以同時吸收兩個波長較長的光子,經(jīng)過短暫的所謂激發(fā)態(tài)壽命后,發(fā)射一個波長較短的光子;效果和用波長為長波長一半的光子激發(fā)熒光分子是一樣的。雙(多)光子成像的優(yōu)點(diǎn)是具有更深的組織穿透深度,紅外光可以在平面上探測到極限為1mm的組織區(qū)域;因?yàn)樾盘柋尘氨雀?,所以具有更高的對比度;由于激發(fā)體積小,具有定點(diǎn)激發(fā)、光毒性小的特點(diǎn);激發(fā)波長由紫外、可見光調(diào)整為紅外激發(fā),更加安全。雙光子顯微鏡中,同樣每個時刻只有焦平面上一個點(diǎn)的信號被探測,并且連焦平面外的熒光信號也不會有。

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WinfriedDenk使用的第1個光源是染料飛秒激光(脈沖寬度100fs,可見光波長630nm)。染料激光雖然實(shí)驗(yàn)室演示可以接受,但是使用起來不方便,所以離商業(yè)化還很遠(yuǎn)。很快雙光子顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)光源變成了飛秒鈦寶石激光器。鈦寶石激光器除了具有固態(tài)光源的優(yōu)點(diǎn)外,還具有近紅外波長調(diào)諧范圍寬,而近紅外比可見光穿透更深,對生物樣品的損傷更小。下圖是Thorlabs的雙光子和三光子顯微鏡配置,鈦寶石飛秒可調(diào)諧激光器位于平臺左側(cè)。從雙光子到三光子科學(xué)家們正在從雙光子顯微鏡轉(zhuǎn)向三光子顯微鏡。1996年,ChrisXu在康奈爾大學(xué)(Denk的導(dǎo)師實(shí)驗(yàn)室)讀博時發(fā)明了三光子顯微鏡。如果雙光子吸收是可行的,那么三光子似乎是自然的發(fā)展方向。三光子成像使用更長的波長,大約1.3和1.7微米,成像深度比雙光子更深。目前錄音大約2.2毫米,人的大腦皮層厚度大約4毫米。與雙光子顯微鏡相比,三光子需要使用更強(qiáng)、更短、重復(fù)率更低的激光脈沖,這是傳統(tǒng)的鈦寶石激光器很難滿足的,但對于摻鐿光纖飛秒光參量放大器,比如我們的Y-Fi光參量放大器(OPA)就非常容易。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2PPLUS雙光子顯微鏡廠家電話

雙光子顯微鏡除了可以進(jìn)行厚的組織樣品拍攝以外呢,可以在小鼠的的任何部位進(jìn)行成像。國內(nèi)熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少

首先,雙光子成像采用波長范圍約在700~1000nm的近紅外光激發(fā),在組織中的散射系數(shù)較小,穿透性很好,因此非常適合厚樣本的觀察。同時,由于是近紅外光激發(fā),也能避免樣品中激發(fā)波長較短的自發(fā)熒光物質(zhì)的干擾,可獲得較強(qiáng)的熒光信號(如下圖)。所以雙光子成像具有較深的穿透力和較小的光毒性。通常在活物腦組織中雙光子顯微鏡有效成像深度可達(dá)200~500μm,能夠較好地進(jìn)行三維成像。雙光子成像的另一大優(yōu)勢在于精確的空間點(diǎn)聚焦性。一般條件下,物質(zhì)只會被單光子激發(fā),只有在光子密度足夠高的情況下,物質(zhì)才會吸收兩個光子從而被激發(fā),所以,雙光子只會在光子密度蕞高的物鏡焦點(diǎn)附近發(fā)生,很少產(chǎn)生焦平面外的雜散光(如下圖)。這種性質(zhì)既提高了成像質(zhì)量,也降低了樣本的光漂白、光損傷區(qū)域?;谶@些優(yōu)勢,使得雙光子顯微鏡非常適合對活細(xì)胞、活組織進(jìn)行長時間在體成像。國內(nèi)熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少

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