對(duì)生物樣品的三維觀測(cè)是了解細(xì)胞功能的重要方法之一。目前已有的三維熒光成像技術(shù)包括光片顯微成像技術(shù)、晶格光照明技術(shù)以及激光掃描顯微成像技術(shù)(如共聚焦顯微鏡及雙光子顯微鏡)等。其中激光掃描顯微鏡利用旋轉(zhuǎn)盤可以進(jìn)行多焦點(diǎn)的激光掃描,提高時(shí)間分辨率,而且有利于減少活細(xì)胞成像中的光損傷。本篇文獻(xiàn)主要實(shí)現(xiàn)了可見光雙光子激發(fā)及多焦點(diǎn)激光掃描的結(jié)合,終提高了3D延時(shí)掃描中的空間分辨率及成像對(duì)比度,同時(shí)這也是可見光雙光子激發(fā)(v2PE)在超高分辨率顯微鏡中的應(yīng)用。雙光子顯微鏡成像技術(shù)及不同轉(zhuǎn)基因小鼠開展對(duì)多種臟器的成像研究。雙光子顯微鏡多少錢
實(shí)驗(yàn)從理論和實(shí)驗(yàn)上評(píng)估了多焦點(diǎn)v2PE顯微鏡的空間分辨率,并與單光子熒光顯微鏡進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)驗(yàn)中v2PE的激發(fā)波長(zhǎng)為521 nm,使用放大倍率為100倍的物鏡,尺寸為0.6AU,對(duì)直徑100nm的熒光顆粒進(jìn)行了測(cè)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(diǎn)v2PE顯微技術(shù)的空間分辨率,模擬計(jì)算顯示v2PE點(diǎn)擴(kuò)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。激光雙光子顯微鏡授權(quán)商雙光子顯微鏡非常適合對(duì)細(xì)胞組織進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間在體成像。
研究人員通過(guò)用不同激光波長(zhǎng)并行化激光掃描(wavelengthmultiplexing),增加了相同時(shí)間內(nèi)可以成像的體積,并同時(shí)保持較高的時(shí)間和空間分辨率。通過(guò)引入兩種波長(zhǎng)不同的鈣信號(hào)熒光探針,研究人員將神經(jīng)元群體的活動(dòng)標(biāo)記為兩個(gè)不同顏色,并同時(shí)用兩個(gè)不同波長(zhǎng)的激光激發(fā)探針,實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)顏色的并行化數(shù)據(jù)記錄。為了實(shí)現(xiàn)三維空間成像,研究人員還分別在兩個(gè)激光光路上配置了快速變焦系統(tǒng),分別為電可調(diào)節(jié)透鏡(electricaltunablelens)和空間光調(diào)制器(spatiallightmodulator)。由此,可以同時(shí)以10赫茲的速度記錄500微米500微米的10個(gè)平面,覆蓋縱深達(dá)600微米,涵蓋了從腦皮層第2層到第5層的結(jié)構(gòu),體積內(nèi)記錄到的神經(jīng)元可以達(dá)到2000個(gè)以上。
在傳統(tǒng)寬場(chǎng)顯微鏡中,來(lái)自標(biāo)本不同縱深的光線都可投射到同一焦平面(感光元件)上,所以其成像是整個(gè)樣品的重疊像,沒(méi)有縱向分辨能力。單光子激光共聚焦顯微鏡用***有效濾除了雜散光,分辨率有了本質(zhì)上的提高,擁有了對(duì)樣品的特定焦平面精細(xì)成像的能力,可以進(jìn)行三維成像、動(dòng)態(tài)成像等。然而,***在濾除雜散光的同時(shí)也將大部分來(lái)自焦平面的熒光濾除了,只有很弱的熒光到達(dá)檢測(cè)器。若要提高信號(hào)強(qiáng)度,需要加大激發(fā)光功率,這又會(huì)導(dǎo)致對(duì)活細(xì)胞的光毒性和熒光分子的光漂白增加。雙光子顯微鏡比較大的優(yōu)勢(shì)來(lái)源于其雙光子光源的非線性光學(xué)效應(yīng),與單光子共聚焦顯微鏡比較大的不同在于無(wú)須使用***限制光學(xué)散射,其具體優(yōu)勢(shì)如下。雙光子顯微鏡不需要共聚焦細(xì)孔,提高了熒光檢測(cè)效率。
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(wèn)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“透明度”提高。雙光子顯微鏡只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強(qiáng)低無(wú)法被發(fā)動(dòng),所以雙光子成像更清晰。美國(guó)investigator雙光子顯微鏡磷光壽命計(jì)數(shù)
雙光子顯微鏡大量運(yùn)營(yíng)在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中。雙光子顯微鏡多少錢
激光共聚掃描顯微鏡脫離了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的場(chǎng)光源和局部平面成像模式,采用激光束作光源,激光束經(jīng)照明,經(jīng)由分光鏡反射至物鏡,并聚焦于樣品上,對(duì)標(biāo)本焦平面上每一點(diǎn)進(jìn)行掃描。組織樣品中的熒光物質(zhì)受到刺激后發(fā)出的熒光經(jīng)原來(lái)入射光路直接反向回到分光鏡,通過(guò)探測(cè)***時(shí)先聚焦,然后被光探頭收集,轉(zhuǎn)化為信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。這個(gè)裝置能讓通過(guò)探測(cè)***的只有焦平面上發(fā)出的熒光,使成像更為清晰準(zhǔn)確,同時(shí)通過(guò)改變物鏡的焦距,能對(duì)不同焦平面進(jìn)行掃描,通過(guò)計(jì)算機(jī)繪出普通顯微鏡無(wú)法觀測(cè)的三維圖像。雙光子顯微鏡多少錢