使用MPM對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行成像時(shí),通過(guò)隨機(jī)訪問掃描—即激光束在整個(gè)視場(chǎng)上的任意選定點(diǎn)上進(jìn)行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經(jīng)元,這樣不僅避免掃描到任何未標(biāo)記的神經(jīng)纖維,還可以優(yōu)化激光束的掃描時(shí)間。隨機(jī)訪問掃描可以通過(guò)聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)來(lái)實(shí)現(xiàn),其原理是將具有一個(gè)射頻信號(hào)的壓電傳感器粘在合適的晶體上,所產(chǎn)生的聲波引起周期性的折射率光柵,激光束通過(guò)光柵時(shí)發(fā)生衍射。通過(guò)射頻電信號(hào)調(diào)控聲波的強(qiáng)度和頻率從而可以改變衍射光的強(qiáng)度和方向,這樣使用1個(gè)AOD就可以實(shí)現(xiàn)一維橫向的任意點(diǎn)掃描,利用1對(duì)AOD,結(jié)合其他軸向掃描技術(shù)可實(shí)現(xiàn)3D的隨機(jī)訪問掃描。但是該技術(shù)對(duì)樣本的運(yùn)動(dòng)很敏感,易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影。目前,快速光柵掃描即在FOV中進(jìn)行逐行掃描,由于利用算法可以輕松解決運(yùn)動(dòng)偽影而被普遍的使用。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。美國(guó)全自動(dòng)多光子顯微鏡研究
多束掃描技術(shù)可以同時(shí)對(duì)神經(jīng)元組織的不同位置進(jìn)行成像該技術(shù):對(duì)兩個(gè)遠(yuǎn)距離(相距大于1-2 mm)的成像部位,通常使用兩條單獨(dú)的路徑進(jìn)行成像;對(duì)于相鄰區(qū)域,通常使用單個(gè)物鏡的多光束進(jìn)行成像。多光束掃描技術(shù)必須特別注意激發(fā)光束之間的串?dāng)_問題,這個(gè)問題可以通過(guò)事后光源分離方法或時(shí)空復(fù)用方法來(lái)解決。事后光源分離方法指的是用算法來(lái)分離光束消除串?dāng)_;時(shí)空復(fù)用方法指的是同時(shí)使用多個(gè)激發(fā)光束,每個(gè)光束的脈沖在時(shí)間上延遲,這樣就可以暫時(shí)分離被不同光束激發(fā)的單個(gè)熒光信號(hào)。引入越多路光束就可以對(duì)越多的神經(jīng)元進(jìn)行成像,但是多路光束會(huì)導(dǎo)致熒光衰減時(shí)間的重疊增加,從而限制了區(qū)分信號(hào)源的能力;并且多路復(fù)用對(duì)電子設(shè)備的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率來(lái)維持近似單光束的信噪比,這會(huì)容易導(dǎo)致組織損傷。共聚焦多光子顯微鏡成像深度多光子顯微鏡涉及醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科,生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜,進(jìn)入門檻較高。
對(duì)于雙光子(2P)成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個(gè)比較大的深度限制因素,而對(duì)于三光子(3P)成像這兩個(gè)問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團(tuán)的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數(shù)量級(jí)的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強(qiáng)度的熒光信號(hào)。功能性3P顯微鏡比結(jié)構(gòu)性3P顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時(shí)采樣神經(jīng)元活動(dòng);需要更高的脈沖能量,以便在每個(gè)像素停留時(shí)間內(nèi)收集足夠的信號(hào)。復(fù)雜的行為通常涉及到大型的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)既具有局部的連接又具有遠(yuǎn)程的連接。要想將神經(jīng)元活動(dòng)與行為聯(lián)系起來(lái),需要同時(shí)監(jiān)控非常龐大且分布普遍的神經(jīng)元的活動(dòng),大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)在幾十毫秒內(nèi)處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué),就需要MPM具備對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行快速成像的能力??焖費(fèi)PM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù)。
多光子激發(fā)的特點(diǎn)。激發(fā)波長(zhǎng)∶兩個(gè)或多個(gè)光子同時(shí)激發(fā),激發(fā)波長(zhǎng)是單光子激發(fā)波長(zhǎng)的兩倍或多倍(i.e.紅光能激發(fā)UV探針)。多光子激發(fā)∶依賴于多個(gè)光子同時(shí)到達(dá)的時(shí)間。使用脈沖飛秒激光器(i.e.10-16 seconds),且能提供更高的峰值功率。熒光限制在焦點(diǎn)處,能滿足多個(gè)光子同時(shí)達(dá)到產(chǎn)生多光子吸收。熒光強(qiáng)度正比于(激光強(qiáng)度)n。為什么使用飛秒激光器?多光子激發(fā)需要超快的激光器,皮秒脈沖不能實(shí)現(xiàn)三光子激發(fā)。深度成像需要更高、更窄脈沖輸出功率。多光子激發(fā)光源處于近紅外區(qū),對(duì)細(xì)胞毒性和光漂白更小。帶寬足以覆蓋鈦藍(lán)寶石激光器的可調(diào)諧范圍和用于多光子顯微鏡的許多其它激光器的典型中心頻率。
多光子激發(fā)掃描顯微成像系統(tǒng)的不足。只能對(duì)熒光成像。如果樣品包括能夠吸收激發(fā)光的色團(tuán),如色素,樣品可能受到熱損傷。分辨率略有降低,雖然可以通過(guò)同時(shí)利用共焦的小孔得到改善,但是信號(hào)會(huì)有損耗。受昂貴的超快激光器限制,多光子掃描顯微鏡的成本較高。多光子激發(fā)顯微鏡應(yīng)用舉例。動(dòng)物和腦片神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、動(dòng)物腦皮層的成像、胚胎發(fā)育過(guò)程的長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)觀測(cè)、多光子激發(fā)光解籠、細(xì)胞內(nèi)微區(qū)鈣動(dòng)力學(xué)、多光子激發(fā)自發(fā)熒光、其它應(yīng)用。全球多光子顯微鏡主要生產(chǎn)地區(qū)分析,包括產(chǎn)量、產(chǎn)值份額等。美國(guó)布魯克多光子顯微鏡供應(yīng)商
多光子顯微鏡能提供多種對(duì)比度機(jī)制。美國(guó)全自動(dòng)多光子顯微鏡研究
儀器儀表行業(yè)本身是一個(gè)加入,產(chǎn)出周期較長(zhǎng)的行業(yè),所以作為業(yè)內(nèi)廠家,一方面要尋找中、短期市場(chǎng)熱點(diǎn),另一方面也要在產(chǎn)品、技術(shù)研發(fā)方面有長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃;目前,nVista,nVoke,3D bioplotte,invivo等產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界前列,實(shí)驗(yàn)分析儀器等中產(chǎn)品的市場(chǎng)占比不斷上升,行業(yè)技術(shù)上總體已達(dá)到的中等國(guó)際水平,少數(shù)產(chǎn)品接近或達(dá)到當(dāng)前較高國(guó)際水平。生物科技,醫(yī)藥科技領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療器械、計(jì)算機(jī)、軟件及輔助設(shè)備銷售,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理,貨物及技術(shù)進(jìn)出口業(yè)務(wù)。 成像平臺(tái): 1. Inscopix自由活動(dòng)超微顯微成像系統(tǒng) 2. DiveScope多通道內(nèi)窺鏡系統(tǒng) 3. 雙光子顯微鏡 動(dòng)物行為學(xué)平臺(tái): 1. PiezoSleep無(wú)創(chuàng)睡眠檢測(cè)系統(tǒng) 2. 自身給藥、條件恐懼、斯金納、睡眠剝奪、跑步機(jī)、各類經(jīng)典迷宮等 神經(jīng)電生理: 1.NeuroNexus神經(jīng)電極 2.多通道電生理信號(hào)采集系統(tǒng) 3.膜片鉗系統(tǒng) 4.AO功能神經(jīng)外科臨床電生理平臺(tái) 顯微細(xì)胞: 1. UnipicK單細(xì)胞挑選及顯微切割系統(tǒng) 科研/臨床級(jí)3D打印 1. 德國(guó)envisionTEC 3D Bioplotter生物打印機(jī) 2. 韓國(guó)Invivo醫(yī)療級(jí)生物打印機(jī)等。產(chǎn)品普遍運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、科技、環(huán)保、**、文教衛(wèi)生、大家生活等各個(gè)領(lǐng)域,在旺盛市場(chǎng)需求的帶動(dòng)下和我國(guó)宏觀調(diào)控政策的引導(dǎo)下,我國(guó)儀器儀表行業(yè)的發(fā)展有了長(zhǎng)足的進(jìn)步空間?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、020、萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)、P2P、分享經(jīng)濟(jì)等熱門詞匯的出現(xiàn),各個(gè)行業(yè)制定相應(yīng)的措施來(lái)順應(yīng)時(shí)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,以爭(zhēng)取更大的發(fā)展市場(chǎng)。而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)也為儀器儀表行業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供了機(jī)會(huì),有利于銷售企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)。美國(guó)全自動(dòng)多光子顯微鏡研究