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美國激光雙光子顯微鏡最大分辨率

來源: 發(fā)布時間:2024-11-29

從雙光子的原理和特點我們就可以明顯的得出雙光子的優(yōu)點:☆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:相對于紫外光,可見光和近紅外光都具有更強的穿透能力,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,雙光子吸收只局限于焦點處的體積約為波長3次方的范圍內(nèi);☆漂白區(qū)域?。河捎诩ぐl(fā)只存在于交點處,所以焦點以外的區(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,較大降低了散射的干擾;☆光子躍遷具有很強的選擇激發(fā)性,所以可以對生物組織中一些特殊物質(zhì)進行成像研究;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。美國激光雙光子顯微鏡最大分辨率

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通過對微型光學(xué)系統(tǒng)的重新設(shè)計,F(xiàn)HIRM-TPM2.0成像視野擴大至420×420平方微米,微型物鏡的工作距離擴展至1毫米,以實現(xiàn)非侵入式成像;嵌入了可拆卸的快速軸向掃描模塊,實現(xiàn)了180微米深度的三維體成像和多平面快速切換的實時成像。該模塊由一個快速的電動變焦透鏡和一對中繼透鏡組成,在不同深度成像時保持放大倍率恒定。其中,變焦模塊重量1.8克,研究人員可根據(jù)實驗需求自由拆卸。此外,新版微型化成像探頭還可整體即時拔插,極大地簡化了實驗操作,避免了長周期實驗時對動物的干擾。在重復(fù)裝卸探頭追蹤同一批神經(jīng)元時,視場旋轉(zhuǎn)角小于0.07弧度,邊界偏差小于35微米。國外bruker雙光子顯微鏡光子探測雙光子顯微鏡知多少。

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許多生物醫(yī)學(xué)成像方式,無論是單光子(共聚焦)或多光子(雙光子),都使用激光作為光源,并需要兼容的熒光染料。熒光染料有自己的激發(fā)波長,它們可以被單個光子以該激發(fā)波長的光子能量激發(fā)(E=hv=h*c/λ);或者是兩個幾乎同時到達的光子,但每個光子的能量約為單光子能量的一半,即雙波長(0.5E->2λ)。前者是單光子顯微鏡原理,后者是雙光子顯微鏡原理。在對同一種熒光染料進行成像時,雙光子與單光子相比可以使用約兩倍波長,因此雙光子的散射較小(波長較長,散射較小),可以更深入地滲透到組織中。

首先我們來簡單介紹一下激光掃描共聚焦和雙光子這兩種當(dāng)紅的顯微成像技術(shù)。激光掃描共聚焦顯微技術(shù),是熒光顯微成像的一種,用于激發(fā)樣品的熒光信號并對其放大成像。在激光掃描共聚焦顯微鏡中,樣品焦平面上每一時刻只有一個點被激發(fā)光照射,縱然焦平面外也有激發(fā)光照射,但通過探測器前的(pinhole),有焦平面上的熒光信號能被探測器接收。也就是說,每個時刻,只有焦平面上一個點的信號被探測。通過點掃描的方式,一個個點的信號就可以組合出終的圖像。雙光子顯微鏡(包括多光子顯微鏡)同樣采用點掃描的方式得到圖像。不同的是,其采用的激發(fā)光波長較長,只有當(dāng)兩個(或更多)激發(fā)光光子幾乎同時轟擊熒光探針的時候才可能激發(fā)出熒光信號。所以只有在光子密度特別大的焦點,出才會激發(fā)出熒光。也就是說,雙光子顯微鏡中,同樣每個時刻只有焦平面上一個點的信號被探測,并且連焦平面外的熒光信號也不會有。雙光子顯微鏡的應(yīng)用中,該如何選擇以及更好的使用PMT。

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實驗從理論和實驗上評估了多焦點v2PE顯微鏡的空間分辨率,并與單光子熒光顯微鏡進行了對比,實驗中v2PE的激發(fā)波長為521nm,使用放大倍率為100倍的物鏡,尺寸為0.6AU,對直徑100nm的熒光顆粒進行了測試性成像,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177nm和297nm,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v2PE顯微技術(shù)的空間分辨率,模擬計算顯示v2PE點擴散函數(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。雙光子顯微鏡放大倍數(shù)是多少?熒光雙光子顯微鏡光毒性

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雙光子顯微鏡的應(yīng)用由于適合動態(tài)成像,雙光子顯微鏡一經(jīng)問世便很快應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)、遺傳發(fā)育、藥物代謝等領(lǐng)域。雙光子顯微鏡能夠在細(xì)胞甚至是亞細(xì)胞水平上對***神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、離子濃度、細(xì)胞運動、分子相互作用等進行直接成像監(jiān)測,而且能夠進行光裂解、光轉(zhuǎn)染和光損傷等光學(xué)操縱。同時,雙光子顯微鏡能動態(tài)監(jiān)測**在體內(nèi)的生長和轉(zhuǎn)移,并可對**治療過程中*細(xì)胞的變化進行實時觀測和評估。隨著光學(xué)技術(shù)、熒光探針技術(shù)、計算機成像技術(shù)的發(fā)展,雙光子顯微技術(shù)會得到更大提升和更廣的應(yīng)用,未來不僅用于基礎(chǔ)研究,也將擴展到臨床應(yīng)用。美國激光雙光子顯微鏡最大分辨率