在深度組織中以較長時(shí)間對(duì)活細(xì)胞成像,雙光子顯微鏡是當(dāng)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(biāo)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(shí)吸收兩個(gè)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(duì)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(dá)到250到500微米,甚至超過1毫米。另外,同時(shí)吸收兩個(gè)光子意味只有度聚焦點(diǎn)處能被激發(fā),所以不會(huì)損傷焦平面之外的組織,并且生成更清晰的圖像。雙光子顯微鏡工作原理是利用兩個(gè)光子的能量相加達(dá)到熒光激發(fā)能量閾值,來激發(fā)樣品中熒光分子發(fā)出熒光信號(hào)。美國ultimainvestigator雙光子顯微鏡的成像視野
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(shí)吸收兩個(gè)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(gè)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?hào)背景比高,所以具有更高的對(duì)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。美國ultimainvestigator雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么優(yōu)勢來源于其雙光子光源的非線性光學(xué)效應(yīng)。
隨著技術(shù)的發(fā)展,雙光子顯微鏡的性能得到不斷地優(yōu)化,結(jié)合它的特點(diǎn),大致可以分成深和活兩個(gè)方面的提升。要想讓激發(fā)激光進(jìn)入更深的層面,大致可從兩個(gè)方面入手,裝置優(yōu)化與標(biāo)本改造。關(guān)于裝置優(yōu)化,我們可以把激光束變得更細(xì),使能量更加集中,就能讓激光穿透更深。關(guān)于標(biāo)本,其中影響光傳播的主要是物質(zhì)吸收和散射,解決這個(gè)問題,我們需要對(duì)樣本進(jìn)行透明化處理。一種方法是運(yùn)用某種物質(zhì)將標(biāo)本浸泡,使其中的物質(zhì)(主要是脂質(zhì))被破壞或溶解。另一種方法是運(yùn)用電泳將脂質(zhì)電解,讓標(biāo)本的“透明度”提高。
雙光子熒光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(shí)吸收兩個(gè)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(gè)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?hào)背景比高,所以具有更高的對(duì)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。用雙光子顯微鏡看看你的皮膚有沒有重?zé)ㄐ律?/p>
其實(shí)電子顯微鏡相比于光學(xué)顯微鏡的重要優(yōu)勢或者存在的比較大意義,準(zhǔn)確的來說,不在于放大倍數(shù),而在于超高的分辨率。這兩者是不同的。通俗的來說,就是進(jìn)行觀察的時(shí)候,除了要將物體放大,還需要能將它與相鄰的其他物體分辨開來。如果兩個(gè)相鄰微粒的圖像在光學(xué)顯微鏡下,即使放大到很大,看到的可能卻是兩個(gè)相交的亮斑(艾里斑),而沒有明顯的界限(更不用說細(xì)節(jié)了),這表示是分辨率不夠。拋開分辨率談放大倍數(shù)是沒有意義的。光學(xué)顯微鏡的分辨率極限是阿貝極限,約等于光波波長的一半,通常被說成是光學(xué)顯微鏡放大極限,其實(shí)準(zhǔn)確地來說,應(yīng)該叫做分辨率的極限。而其產(chǎn)生的原因是光的衍射,根本原因是光的波粒二象性。電子衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子的波動(dòng)性,于是用電子代替光的電子顯微鏡成為可能。電子顯微鏡也有多種,題主說的是像REM的。電鏡也存在用衍射規(guī)則觀察的,比如低能電子衍射(LEED)和透射電鏡(TEM)。兩者主要用于觀察晶體,根據(jù)其周期性的特點(diǎn)而生成倒易空間里的衍射圖像,借助elward球或者傅里葉變換就可以轉(zhuǎn)換到實(shí)空間,得到真正的晶體表面圖像了。雙光子顯微鏡大量運(yùn)營在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中;國內(nèi)熒光雙光子顯微鏡商家電話
雙光子顯微鏡角膜成像。美國ultimainvestigator雙光子顯微鏡的成像視野
雙光子顯微成像技術(shù)不是什么新技術(shù),早在20多年前就有了,目前已經(jīng)在生命科學(xué)和材料科學(xué)中廣泛應(yīng)用。幾年前雙光子**過期后,已經(jīng)推出自己的雙光子顯微鏡的廠家估計(jì)不少于10家以上。即便如此,世界上很多實(shí)驗(yàn)室都搭雙光子,自己搭的好處有很多,首先是便宜,尤其是實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)有飛秒激光器,那就更很省錢了。其次是靈活,可以選擇針對(duì)特殊用途的搭配,改動(dòng)也靈活。結(jié)束后的好處就是可以鍛煉隊(duì)伍,一趟走下來可以把新手帶出來,后期維護(hù)也更加自由。當(dāng)然壞處也不少,首先是操心,特別是第1次搭的時(shí)候,開始要想方案,后來要解決各種實(shí)際問題。其次是花時(shí)間,加上買配件的時(shí)間,比買一臺(tái)現(xiàn)成的商業(yè)化雙光子耗時(shí)長?,F(xiàn)在已經(jīng)有不少關(guān)于如何搭雙光子顯微鏡的文章,各種protocol,大多是老外寫的,中文的較少。其實(shí)完全自己搭一套好用的系統(tǒng)還是不容易的,尤其是沒有經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候,容易走彎路,多花錢,也多花時(shí)間,再加上雙光子的重要器件都需要從國外購買,在國內(nèi)買這些東西耗時(shí)較長。因此,我想總結(jié)一下我們的經(jīng)驗(yàn),貼出來分享,希望能幫到想自己動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)室美國ultimainvestigator雙光子顯微鏡的成像視野