相比普通的显微镜电子显微镜可以观察尺度更小的东西,冷冻电镜更是可以观察有活性的生物大分子,而双光子显微镜有什么优势呢?它能做到什么普通光学显微镜做不到的事情吗?
原来,双光子显微镜可以精确穿透较厚标本进行定点、***观察!
由于电磁波的波长越短,粒子性越强,受散射影响也就越大。双光子显微镜将激发光源改为长波长激光,在增加了激光的穿透性的同时还减少了对细胞的毒性。除此之外,因为只有物镜焦点处能发生双光子激发效应,所以扫描的精确度极高,也能提高激发光效率,减少被扫描点之外的荧光物质消耗。
双光子显微镜是结合了双光子技术和扫描共聚显微镜的一种新型荧光显微镜;美国ultima双光子显微镜应用
1.生物组织对红外光的吸收弱,对可见光吸收强。类似的,平时用手电筒照射手指,会看到手通透红亮,也是由于生物组织对长波长的红光吸收少。
2.生物组织对红外光的散射弱。因为瑞利散射的强度反比于波长λ的四次方。类似的,早晨的太阳非常红,也就是因为长波长的红光穿透力更强。
这两点共同导致长波长的红外光比可见光对生物组织的穿透能力强。与单光子显微镜(如共聚焦显微镜)相比,双光子显微镜可以使用约二倍波长的激光去激发荧光团。长波长光束散射程度低(Rayleigh Scattering),所以穿透能力强。
ultima双光子显微镜授权公司双光子显微镜是结合了双光子激发技术和激光扫描共聚显微镜;
Denk很快就将双光子显微镜用于神经元成像,而1997年在Svoboda测量完整老鼠大脑的锥体神经元的感官刺激诱导树突钙离子动态后,双光子显微镜的潜能开始完全凸显。值得一提的是,霍华德·休斯医学院Svoboda实验室和Thorlabs在2016年合作推出了一种强大的多光子介观显微镜,其成像视场达到5毫米,能够跨多个脑区进行高速功能成像。根据清华大学单一采购来源的**指导意见:这种显微镜的视场是普通双光子显微镜的10倍。30年来,双光子显微镜已成为较厚***生物组织三维成像中不可或缺的工具。从双光子到三光子甚至四光子,这种非线性成像技术通常也被统称为多光子显微镜。下图统计了自1990年以来每年发表的多光子显微镜文章数量,发展速度可见一斑。
双光子显微成像技术不是什么新技术,早在20多年前就有了,目前已经在生命科学和材料科学中广泛应用。几年前双光子过期后,已经推出自己的双光子显微镜的厂家估计不少于10家以上。即便如此,世界上很多实验室都搭双光子,自己搭的好处有很多,首先是便宜,尤其是实验室已经有飞秒激光器,那就更很省钱了。其次是灵活,可以选择针对特殊用途的搭配,改动也灵活。好处就是可以锻炼队伍,一趟走下来可以把新手带出来,后期维护也更加自由。当然坏处也不少,首先是操心,特别是第1次搭的时候,开始要想方案,后来要解决各种实际问题。其次是花时间,加上买配件的时间,比买一台现成的商业化双光子耗时长。
现在已经有不少关于如何搭双光子显微镜的文章,各种protocol,大多是老外写的,中文的较少。其实完全自己搭一套好用的系统还是不容易的,尤其是没有经验的时候,容易走弯路,多花钱,也多花时间,再加上双光子的重要器件都需要从国外购买,在国内买这些东西耗时较长。因此,我想总结一下我们的经验,贴出来分享,希望能帮到想自己动手的实验室, 双光子显微镜明日之星--FemtoFiber ultra 920 ;
2020年12月22日,临研所、病理科和科研处邀请北京大学王爱民副教授做了题目为“新一代微型双光子显微成像系统介绍及其在临床医疗诊断”的学术报告。学术报告由临研所医学实验研究平台潘琳老师主持。王爱民,北京大学信息科学技术学院副教授,毕业于北京大学物理系,获学士、硕士学位,后于英国巴斯大学物理系获博士学位。该研究组研发的微型双光子显微镜,第1次在国际上获得了小鼠大脑神经元和神经突触清晰稳定的动态信号,该成果获得了2017年度“中国光学进展”和“中国科学进展”,并被Nature Methods评为2018年度“年度方法--无限制行为动物成像”。目前,该研究组正在研究新一代双光子显微成像技术在临床诊断中的应用,为未来即时病理、离体组织检测、术中诊断等提供新的影像手段和分析方法。 双光子显微镜型号有哪些?进口双光子显微镜成像原理
双光子显微镜的原理是什么?美国ultima双光子显微镜应用
高光子密度带来的高能量容易损伤细胞,所以双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脉冲达到最大值所持续的周期只有十万亿分之一秒,而其频率可以达到80至100兆赫,这样即能达到双光子激发的高光子密度要求,又能不损伤细胞,使扫描能更好地进行。双光子显微镜
在各领域研究中已有许多成功实例
生物领域:贝尔实验室的Svoboda等人研究了大脑皮层神经元细胞内钙离子动力学情形。利用双光子显微镜观察到的现象证明了钙离子的增加依赖于肌体触发的钠离子作用电势。信息领域:美国科学家Rentzepis提出了一种在现有二维光盘的基础上将数据储存扩展到三维空间。由于双光子激发具有作用精细体积小的特点,避免了层与层之间的互相干扰,极大地提高了数据储存密度。 美国ultima双光子显微镜应用
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