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美國共聚焦多光子顯微鏡原理

來源: 發(fā)布時間:2024-03-25

在生物成像中,我司多光子顯微鏡具有清(清晰),快(快速),深(深層),活這四個方面。結合了多光子上轉化材料以及時間編碼的結構光超分辨技術,實現(xiàn)了快速(50MHz的掃描速度),超分辨(超衍射極限)成像。作為一種新的高速,超高分辨率的成像系統(tǒng),MUTE-SIM可以幫助我們對快速運動的生物圖像進行分辨率高的成像。盡管關于深度成像的應用我們沒有進一步展示,但是結合1560nm近紅外光相對于可見光更佳的穿透性,我們相信該技術將有利于對生物組織進行高速,超分辨,高深度地成像,有助于生物影像學的發(fā)展。滔博生物TOP-Bright是一家集研發(fā),生產,銷售于一體的專注于神經科學產品及致力于向高校、科研機構等領域提供實驗室一體化方案的高科技企業(yè)。業(yè)務服務范圍已遍布至全國各地幾百家實驗室。目前公司主營產品是享譽全球的國際品牌和產品,這些儀器設備都是科學研究所必備且不可替代的基礎儀器。滔博生物多光子顯微鏡廣應用于生命科學、生物醫(yī)學和材料科學領域!美國共聚焦多光子顯微鏡原理

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當細胞受到外界刺激時,隨著刺激時間的增加,即使繼續(xù)刺激,Ca2+熒光信號也不會繼續(xù)增強,反而會減弱,直至恢復到無刺激時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化,發(fā)現(xiàn)粘附過程中Ca2+熒光信號沒有變化,但當配子融合時,Ca2+熒光信號強度出現(xiàn)一個不穩(wěn)定的峰值,持續(xù)數分鐘。這些現(xiàn)象對于研究受精發(fā)育的早期信號以及Ca2+在卵子和受精卵發(fā)育中的作用具有重要意義。在其他生理過程中,如細胞分裂和胞吐,Ca2+熒光信號的強度也會發(fā)生很大的變化。美國全自動多光子顯微鏡數據分析高精度、低損傷、高速掃描,多光子顯微鏡為科研工作提供強大支持。

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我們要指出的是,單光子激發(fā)熒光和雙光子激發(fā)熒光,是從熒光產生的機理上來區(qū)分的。而共焦則是熒光顯微鏡的一種結構,其目的是為了,通過共焦結構,提高整個熒光顯微鏡的空間分辨率。所以共焦熒光顯微鏡可以根據激發(fā)光源的不同,實現(xiàn)單光子共焦熒光成像或者雙光子共焦熒光成像。往往一個普通的雙光子熒光顯微鏡(沒有共焦結構)其空間分辨率也可以達到單光子共焦熒光顯微鏡的水平。這樣就可以簡化整個系統(tǒng),相對來說,就提高了激發(fā)光源的利用率,以及熒光的探測效率,這個也是我們提倡雙光子熒光成像的原因之一。雙光子熒光共焦顯微鏡由于雙光子效應和共焦結構,分辨率則會更高,而我們通常說的共焦顯微鏡都是指單光子激發(fā)熒光的。

隨著生物分子光學標記技術的不斷進步,光學技術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)學診療提供了更多、更有效的手段。生物醫(yī)學光學(BiomedicalOptics)是近年來受到國際光學界和生物醫(yī)學界關注的研究熱點,在生物活檢、光動力、細胞結構與功能檢測、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、凋亡及信號轉導)的發(fā)生和調節(jié)是通過生物大分子間(如蛋白質-蛋白質、蛋白質-核酸等)相互作用來實現(xiàn)的。蛋白質作為基因調控的產物,與細胞和機體生理過程代謝直接相關,深入研究基因表達及蛋白質-蛋白質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計的效率提供新的方法和思路。多光子顯微鏡是一種強大的顯微鏡技術,具有廣泛的應用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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    2020年,TonmoyChakraborty等人提出了一種加快2PM軸向掃描速度的方法[2]。在光學顯微鏡中,物鏡或樣品的緩慢軸向掃描速度限制了體積成像的速度。近年來,通過使用遠程聚焦技術或電可調諧透鏡(ETL)已經實現(xiàn)了快速軸向掃描;但是,遠程聚焦中反射鏡的機械驅動會限制軸向掃描速度,ETL會引入球面像差和更高階像差,從而無法進行高分辨率成像。為了克服這些局限性,該組引入了一種新穎的光學設計,能將橫向掃描轉換為可用于高分辨率成像的無球差的軸向掃描。該設計有兩種實現(xiàn)方式,第一種能夠執(zhí)行離散的軸向掃描,另一種能夠進行連續(xù)的軸向掃描。具體裝置如圖3a所示,由兩個垂直臂組成,每個臂中都有一個4F望遠鏡和一個物鏡。遠程聚焦臂包含一個檢流掃描鏡(GSM)和一個空氣物鏡(OBJ1),另一個臂(稱為照明臂)由一個水浸物鏡(OBJ2)構成。將這兩個臂對齊,以使GSM與兩個物鏡的后焦平面共軛。準直的激光束被偏振分束器反射到遠程聚焦臂中,GSM對其進行掃描,進而使得OBJ1產生的激光焦點進行橫向掃描。 由于雙光子激發(fā)的特性,它可以獲得比傳統(tǒng)顯微鏡更高的分辨率。美國模塊化多光子顯微鏡成像深度

高能短脈沖激光,多光子顯微鏡實現(xiàn)超快、超高清成像速度。美國共聚焦多光子顯微鏡原理

國內顯微鏡制造市場目前斷層嚴重。目前我國顯微鏡行業(yè)發(fā)展缺乏技術沉淀,20年以上經營積累的企業(yè)十分稀缺,深度精密制造、光學主要部件設計及工藝嚴重制約產業(yè)升級。目前中國顯微鏡中如多光子顯微鏡、共聚焦掃描和電子顯微鏡等主要集中在徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司、尼康、奧林巴斯等國外企業(yè)。國內具備生產顯微鏡能力的企業(yè)屈指可數,若國內顯微鏡企業(yè)能打破技術壁壘,切入顯微鏡市場,企業(yè)的生產經營將騰躍至一個更高的格局。未來國產多光子激光掃描顯微鏡替代空間大。目前中國使用的多光子激光掃描顯微鏡幾乎被徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司、尼康和奧林巴斯壟斷。國內有能力開始生產多光子激光掃描顯微鏡的企業(yè)極少,若國內能夠制造出高性能、高可靠性的多光子激光掃描顯微鏡,無異是會面臨極大的市場機遇。美國共聚焦多光子顯微鏡原理