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布魯克雙光子顯微鏡授權(quán)公司

來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-02

配合雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么,什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收2個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子使電子躍遷到較高能級(jí),經(jīng)過一個(gè)很短的時(shí)間后,電子再躍遷回低能級(jí)同時(shí)放出一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子(P=h/λ)。利用這個(gè)原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術(shù)。雙光子顯微鏡使用長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖激光,通過物鏡匯聚,由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,而物鏡焦點(diǎn)處的光子密度是比較高的,所以只有在焦點(diǎn)處才能發(fā)生雙光子激發(fā),產(chǎn)生熒光,該點(diǎn)產(chǎn)生的熒光再穿過物鏡,被光探頭接收,從而能夠達(dá)到逐點(diǎn)掃描的效果。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。布魯克雙光子顯微鏡授權(quán)公司

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有了雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡可以發(fā)揮更好的作用。那么,什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?在光子密度較高的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收兩個(gè)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子,使電子躍遷到更高的能級(jí)。短時(shí)間后,電子跳回到較低的能級(jí),發(fā)出波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子(P=h/λ)。利用這個(gè)原理,雙光子激發(fā)技術(shù)誕生了。雙光子顯微鏡使用長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖激光通過物鏡會(huì)聚。由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,物鏡焦點(diǎn)處的光子密度比較高,所以雙光子激發(fā)只能發(fā)生在焦點(diǎn)處產(chǎn)生熒光,該點(diǎn)產(chǎn)生的熒光穿過物鏡,被光學(xué)探頭接收,從而達(dá)到逐點(diǎn)掃描的效果。國(guó)外ultima雙光子顯微鏡成像技術(shù)雙光子顯微鏡能夠在細(xì)胞甚至是亞細(xì)胞水平上對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、離子濃度、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、進(jìn)行直接成像監(jiān)測(cè)。

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與普通顯微鏡相比,電子顯微鏡可以在更小的尺度上觀察事物,冷凍電子顯微鏡可以觀察活性生物大分子。雙光子顯微鏡有什么優(yōu)勢(shì)?它能做普通光學(xué)顯微鏡做不到的事情嗎?原來雙光子顯微鏡可以準(zhǔn)確穿透厚標(biāo)本進(jìn)行定點(diǎn)和***觀察!因?yàn)殡姶挪ǖ牟ㄩL(zhǎng)越短,粒子越強(qiáng),散射的影響越大。雙光子顯微鏡將激發(fā)光源改為長(zhǎng)波長(zhǎng)激光,增加了激光的穿透力,同時(shí)降低了對(duì)細(xì)胞的毒性。此外,由于雙光子激發(fā)效應(yīng)只能發(fā)生在物鏡的焦點(diǎn)處,因此掃描精度極高,還可以提高激發(fā)光效率,減少掃描點(diǎn)以外的熒光物質(zhì)的消耗。

在深度組織中以較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)活細(xì)胞成像,雙光子顯微鏡是當(dāng)前之選。雙光子和共聚焦顯微鏡都是通過激光激發(fā)樣品中的熒光標(biāo)記,使用探測(cè)器測(cè)量被激發(fā)的熒光。但是,共聚焦一般使用單模光纖耦合激光器,通過單光子激發(fā)熒光,而雙光子使用飛秒激光器,通過幾乎同時(shí)吸收兩個(gè)長(zhǎng)波光子激發(fā)熒光。雙光子激發(fā)熒光的主要優(yōu)勢(shì):雙光子比共聚焦使用的更長(zhǎng)的波長(zhǎng),所以對(duì)組織的損傷更小且穿透更深。共聚焦的成像深度一般為100微米,雙光子則能達(dá)到250到500微米,甚至超過1毫米。另外,同時(shí)吸收兩個(gè)光子意味只有度聚焦點(diǎn)處能被激發(fā),所以不會(huì)損傷焦平面之外的組織,并且生成更清晰的圖像。雙光子顯微鏡的原理是什么?

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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)本的“透明度”提高。雙光子顯微鏡在組織透明化成像中應(yīng)用。進(jìn)口激光雙光子顯微鏡作用

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目前,腦科學(xué)的研究在全球范圍內(nèi)如火如荼,中國(guó)的腦計(jì)劃也即將啟動(dòng)。其中,全景式分析腦連接圖和功能動(dòng)態(tài)圖的研究成為重點(diǎn)研究方向,如何打破尺度壁壘,將微觀神經(jīng)元和突觸的信息處理和個(gè)體行為信息與全腦融合,是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。2021年1月6日,由北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所牽頭,北京大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院電子系、工程學(xué)院和中國(guó)人民醫(yī)學(xué)科學(xué)院組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)在NatureMethods上在線發(fā)表了一篇題為《大視場(chǎng)、多平面、長(zhǎng)程腦成像的微型雙光子拷貝》的文章。本文報(bào)道了第二代小型化雙光子熒光顯微鏡FHIRM-TPM2.0。其成像視場(chǎng)是團(tuán)隊(duì)2017年發(fā)布的第1代小型化顯微鏡的7.8倍。同時(shí)具有三維成像能力,獲得了小鼠自由運(yùn)動(dòng)行為時(shí)大腦三維區(qū)域數(shù)千個(gè)神經(jīng)元清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)功能圖像,實(shí)現(xiàn)了對(duì)同一批次神經(jīng)元一個(gè)月的跟蹤記錄。布魯克雙光子顯微鏡授權(quán)公司

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