目前,腦科學的研究在全球范圍內如火如荼,中國的腦計劃也即將啟動。其中,全景式分析腦連接圖和功能動態圖的研究成為重點研究方向,如何打破尺度壁壘,將微觀神經元和突觸的信息處理和個體行為信息與全腦融合,是該領域亟待解決的關鍵挑戰。2021年1月6日,由北京大學分子醫學研究所牽頭,北京大學信息科學與技術學院電子系、工程學院和中國人民醫學科學院組成的跨學科團隊在NatureMethods上在線發表了一篇題為《大視場、多平面、長程腦成像的微型雙光子拷貝》的文章。本文報道了第二代小型化雙光子熒光顯微鏡FHIRM-TPM2.0。其成像視場是團隊2017年發布的第1代小型化顯微鏡的7.8倍。同時具有三維成像能力,獲得了小鼠自由運動行為時大腦三維區域數千個神經元清晰穩定的動態功能圖像,實現了對同一批次神經元一個月的跟蹤記錄。雙光子顯微鏡還可以對一些具有雙光子特性的染料細胞進行特定實驗;美國熒光激光雙光子顯微鏡廠家電話
生物樣品的三維觀察是了解細胞功能的重要方法之一。目前已有的三維熒光成像技術有光學顯微鏡、點陣照明和激光掃描顯微鏡(如共焦顯微鏡和雙光子顯微鏡)。其中,激光掃描顯微鏡利用轉盤可以進行多焦點激光掃描,提高了時間分辨率,有利于減少活細胞成像中的光損傷。本文主要實現可見光雙光子激發和多焦點激光掃描的結合,**終提高三維延遲掃描中的空間分辨率和成像對比度,這也是可見光雙光子激發(v2PE)在超高分辨率顯微鏡中的應用。國內bruker雙光子顯微鏡成像原理對于顯微成像技術包含:寬場熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、轉盤共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡。
從雙光子到三光子:科學家正在從雙光子轉向三光子顯微鏡。1996年,ChrisXu在康奈爾大學(Denk同導師實驗室)讀博期間發明了三光子顯微鏡,如果雙光子吸收可行,那么三光子看起來也是自然的發展方向。三光子成像使用更長的波長,大約在1.3和1.7微米,其成像深度也比雙光子更深,目前記錄約為2.2毫米,人類大腦皮層厚約4毫米。相比雙光子顯微鏡,三光子還要求以較低重頻使用更強和更短的激光脈沖,而傳統的鈦寶石激光器難以達到這些要求,但是對于摻鐿光纖飛秒光參量放大器則非常容易,比如我們的Y-Fi光參量放大器(OPA)。
隨著技術的發展,雙光子顯微鏡的性能得到不斷地優化,結合它的特點,大致可以分成深和活兩個方面的提升。要想讓激發激光進入更深的層面,大致可從兩個方面入手,裝置優化與標本改造。關于裝置優化,我們可以把激光束變得更細,使能量更加集中,就能讓激光穿透更深。關于標本,其中影響光傳播的主要是物質吸收和散射,解決這個問題,我們需要對樣本進行透明化處理。一種方法是運用某種物質將標本浸泡,使其中的物質(主要是脂質)被破壞或溶解。另一種方法是運用電泳將脂質電解,讓標本的“透明度”得到提高。雙光子顯微鏡可以用于局部微蝕鐳射磨皮后的膠原重塑的檢測。
由于具有較高輸出功率的光源可以提高成像速度,在我們的實驗中,時間分辨率主要是受OPO輸出可見光激光功率的限制。盡管在單點掃描系統中,v2PE激發會使得空間分辨率提高,但多聚焦v2PE顯微鏡具有與1PE多聚焦顯微鏡近乎相同的橫向分辨率,這主要是多聚焦成像和單點掃描技術之間的差異造成的。由于v2PE的激發體積小于1PE,引入圖像掃描技術可以進一步提高空間分辨率,這種技術需要通過在陣列前引入額外的微透鏡陣列來實現。除此之外,由于可見光區域的共振效應,可能會產生光漂白,因而為了延長觀察時間,系統還需要對激發強度和曝光時間做進一步優化。雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。熒光激光雙光子顯微鏡價格
雙光子顯微鏡還可以對一些具有特性的染料細胞進行實驗,還有一些短波長可以利用雙光子特性進行特定實驗。美國熒光激光雙光子顯微鏡廠家電話
雙光子熒光顯微鏡是結合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發技術的一種新技術。雙光子激發的基本原理是: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(多)光子成像優勢在于,具有更深的組織穿透深度,利用紅外光,能夠在層面檢測極限達1mm的組織區域;因信號背景比高,而具有更高的對比度;因激發體積小,具有定點激發的特性,具有更少的光毒性;激發波長由紫外、可見光調整為紅外激發,能夠更加地安全。美國熒光激光雙光子顯微鏡廠家電話