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美國進口多光子顯微鏡三維分辨率

來源: 發(fā)布時間:2024-03-25

隨著生物分子光學(xué)標(biāo)記技術(shù)的不斷進步,光學(xué)技術(shù)在揭示生命活動基本規(guī)律的研究中正發(fā)揮越來越重要的作用,也為醫(yī)學(xué)診療提供了更多、更有效的手段。生物醫(yī)學(xué)光學(xué)(BiomedicalOptics)是近年來受到國際光學(xué)界和生物醫(yī)學(xué)界關(guān)注的研究熱點,在生物活檢、光動力、細胞結(jié)構(gòu)與功能檢測、基因表達規(guī)律的在體研究等問題上取得了一系列研究成果,目前正在從宏觀到微觀上對大腦活動與功能進行多層面的研究。細胞重大生命活動(包括細胞增殖、分化、凋亡及信號轉(zhuǎn)導(dǎo))的發(fā)生和調(diào)節(jié)是通過生物大分子間(如蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-核酸等)相互作用來實現(xiàn)的。蛋白質(zhì)作為基因調(diào)控的產(chǎn)物,與細胞和機體生理過程代謝直接相關(guān),深入研究基因表達及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用不僅能揭示生命活動的基本規(guī)律,同時也能深入了解疾病發(fā)生的分子機理,進而為尋找更有效的藥物分子、提高藥物篩選和藥物設(shè)計的效率提供新的方法和思路。多光子顯微鏡,為材料科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用提供全新視角。美國進口多光子顯微鏡三維分辨率

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對于雙光子(2P)成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個比較大的深度限制因素,而對于三光子(3P)成像這兩個問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數(shù)量級的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強度的熒光信號。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,以便及時采樣神經(jīng)元活動;需要更高的脈沖能量,以便在每個像素停留時間內(nèi)收集足夠的信號。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程的連接。要想將神經(jīng)元活動與行為聯(lián)系起來,需要同時監(jiān)控非常龐大且分布普遍的神經(jīng)元的活動,大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會在幾十毫秒內(nèi)處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經(jīng)元動力學(xué),就需要MPM具備對神經(jīng)元進行快速成像的能力??焖費PM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù)。美國嚙齒類多光子顯微鏡成像深度光子顯微鏡利用光學(xué)透鏡和光學(xué)元件將樣品中的光反射或透射到目鏡中,從而形成圖像。

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要想實現(xiàn)離散的軸向重新聚焦,需要在OBJ1的焦平面中放置一個階梯鏡(圖3b)。當(dāng)入射激光束被OBJ1聚焦到的焦平面恰好與階梯重合時,被反射的激光將在無窮大的空間中成為準(zhǔn)直光束,并在OBJ2的焦平面上形成激光光斑。并且返回的激光束會被GSM消除橫向掃描,即OBJ2形成的焦點不會進行橫向掃描,實現(xiàn)軸向掃描。如果激光點被掃描到與焦平面不一致的階梯,則會形成遠離鏡面的激光焦點,返回的激光束會在無窮大的空間中會聚或發(fā)散,進而導(dǎo)致由OBJ2形成的激光焦點也在軸向重新聚焦,通過這種方式即能實現(xiàn)離散的軸向掃描。對于已精確匹配兩個物鏡光瞳的光學(xué)裝置,不會引入像差。為了進行連續(xù)的軸向重新聚焦,將階梯鏡替換為稍微傾斜的平面鏡,同時入射的激光焦點也需要被傾斜,使得其以垂直于鏡面的方向入射,通過相對入射激光束稍微平移OBJ1即可實現(xiàn)這種傾斜。

Ca2+是重要的第二信使,對于調(diào)節(jié)細胞的生理反應(yīng)具有極其重要的作用,開發(fā)和利用雙光子熒光顯微成像技術(shù)對Ca2+熒光信號進行觀測,可以從某些方面對有機體或細胞的變化機制進行分析,具有重要的意義。利用雙光子熒光顯微成像技術(shù)可以觀察細胞內(nèi)用熒光探針標(biāo)記的Ca2*的時間和空間的熒光圖像的變化,還可以觀察細胞某一層面或局部的(Ca2+)熒光圖像和變化。通過對單細胞的研究發(fā)現(xiàn),Ca2+不僅在細胞局部區(qū)域間的分布是不均勻的,而且細胞內(nèi)各局部區(qū)域的不同深度或?qū)哟伍g也存在不同程度的Ca2+梯差即所謂的空間Ca2梯差。多光子顯微鏡,提高樣品成像質(zhì)量,降低樣品損害程度。

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    多光子激光掃描顯微鏡行業(yè)發(fā)展,世界多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)業(yè)主要布局在德國和日本,德國是以徠卡顯微系統(tǒng)和蔡司為,而日本以尼康和奧林巴斯公司為,2020年,上述企業(yè)占據(jù)著世界多光子激光掃描顯微鏡市場64.44%的市場份額,其發(fā)展戰(zhàn)略左右著多光子激光掃描顯微鏡市場的走向。目前世界市場對多光子激光掃描顯微鏡的需求在增長,中國市場這方面的需求增長更快,未來五年多光子激光掃描顯微鏡市場的發(fā)展在中國將具有很大的發(fā)展?jié)摿?。多光子顯微鏡可以更好的了解神經(jīng)信號之間復(fù)雜動態(tài)的編碼過程。美國多光子顯微鏡飛秒激光

多光子顯微鏡是一款針對厚樣本進行深層成像的利器,特別是在實驗中。美國進口多光子顯微鏡三維分辨率

與傳統(tǒng)的單光子寬視野熒光顯微鏡相比,多光子顯微鏡具有光學(xué)切片和深層成像等功能,這兩個優(yōu)勢極大地促進了研究者們對于完整大腦深處神經(jīng)的了解與認識。2019年,JeromeLecoq等人從大腦深處的神經(jīng)元成像、大量神經(jīng)元成像、高速神經(jīng)元成像這三個方面論述了相關(guān)的MPM技術(shù)。想要將神經(jīng)元活動與復(fù)雜行為聯(lián)系起來,通常需要對大腦皮質(zhì)深層的神經(jīng)元進行成像,這就要求MPM具有深層成像的能力。激發(fā)和發(fā)射光會被生物組織高度散射和吸收是限制MPM成像深度的主要因素,雖然可以通過增加激光強度來解決散射問題,但這會帶來其他問題,例如燒壞樣品、離焦和近表面熒光激發(fā)。增加MPM成像深度比較好的方法是用更長的波長作為激發(fā)光。美國進口多光子顯微鏡三維分辨率