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对于两个远距离(相距1-2mm以上)的成像部位,通常采用两个**的路径进行成像;对于相邻区域,通常使用单个物镜的多个光束进行成像。多光束扫描技术必须特别注意激发光束之间的串扰,这可以通过事后光源分离或时空复用来解决。事后光源分离法是指分离光束以消除串扰的算法;时空复用法是指同时使用多个激发光束,每个光束的脉冲在时间上被延迟,使不同光束激发的单个荧光信号可以暂时分离。引入的光束越多,可以成像的神经元越多,但多束会导致荧光衰减时间重叠增加,从而限制了分辨信号源的能力;并且复用对电子设备的工作速度要求很高;大量的光束也需要较高的激光功率来维持单束的信噪比,这样容易导致组织损伤。多光子显微镜,助力科研人员深入探索生命科学的奥秘。美国在体多光子显微镜研究
对于双光子成像而言,离焦和近表面荧光激发是两个比较大的深度限制因素,而对于三光子(3P)成像这两个问题大大减小,但是三光子成像由于荧光团的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高数量级的脉冲能量才能获得与2P激发的相同强度的荧光信号。功能性3P显微镜比结构性3P显微镜的要求更高,它需要更快速的扫描,以便及时采样神经元活动;需要更高的脉冲能量,以便在每个像素停留时间内收集足够的信号。复杂的行为通常涉及到大型的大脑神经网络,该网络既具有局部的连接又具有远程的连接。要想将神经元活动与行为联系起来,需要同时监控非常庞大且分布普遍的神经元的活动,大脑中的神经网络会在几十毫秒内处理传入的刺激,要想了解这种快速的神经元动力学,就需要MPM具备对神经元进行快速成像的能力。快速MPM方法可分为单束扫描技术和多束扫描技术。美国在体多光子显微镜研究实现细胞层面观察,多光子显微镜技术助力医学突破。
在生物成像中,我司多光子显微镜具有清(清晰),快(快速),深(深层),活这四个方面。结合了多光子上转化材料以及时间编码的结构光超分辨技术,实现了快速(50MHz的扫描速度),超分辨(超衍射极限)成像。作为一种新的高速,超高分辨率的成像系统,MUTE-SIM可以帮助我们对快速运动的生物图像进行分辨率高的成像。尽管关于深度成像的应用我们没有进一步展示,但是结合1560nm近红外光相对于可见光更佳的穿透性,我们相信该技术将有利于对生物组织进行高速,超分辨,高深度地成像,有助于生物影像学的发展。滔博生物TOP-Bright是一家集研发,生产,销售于一体的专注于神经科学产品及致力于向高校、科研机构等领域提供实验室一体化方案的高科技企业。业务服务范围已遍布至全国各地几百家实验室。目前公司主营产品是享誉全球的国际品牌和产品,这些仪器设备都是科学研究所必备且不可替代的基础仪器。
根据阿贝成像原理,许多光学成像系统是一个低通滤波器,物平面包含从低频到高频的信息,透镜口径会限制高频信息通过,只允许一定的低频通过,因此丢失了高频信息会使成像所得图像的细节变模糊,降低分辨率。对于三维成像来说,宽场照明时得到的信息不仅包含物镜焦平面上样品的部分信息,同时还包含焦平面外的样品信息。由于受到焦平面外的信息干扰,常规荧光显微镜无法获得层析图像。三维结构光照明显微镜能够提高分辨率、获得层析图像,是因为利用特定结构的照明光能引入样品的高频信息,当结构光的空间频率足够高时,只有靠近焦面的部分才能被结构光调制,超出这一区域,逐渐转变为均匀照明,也就是只有焦面附近的有限区域具有相对完整的频谱信息,离焦后,高频信息迅速衰减,所以使用高频结构光照明可以区分焦面和离焦区域来获得层析图像。然后再通过轴向扫描可以获取样品不同深度的焦面图像,重建样品的三维结构。由于多光子激发的发生概率较低,因此需要使用高功率的激光束来增加激发的几率。
Ca2+是重要的第二信使,对于调节细胞的生理反应具有重要的作用,开发和利用双光子荧光显微成像技术对Ca2+荧光信号进行观测,可以从某些方面对有机体或细胞的变化机制进行分析,具有重要的意义。利用双光子荧光显微成像技术可以观察细胞内用荧光探针标记的Ca2*的时间和空间的荧光图像的变化,还可以观察细胞某一层面或局部的(Ca2+)荧光图像和变化。通过对单细胞的研究发现,Ca2+不仅在细胞局部区域间的分布是不均匀的,而且细胞内各局部区域的不同深度或层次间也存在不同程度的Ca2+梯差即所谓的空间Ca2梯差。利用多光子显微镜的光遗传学操作能力,我们可以对某类神经元的ji活和失活进行高精度的操作。美国荧光多光子显微镜多光子激发
双光子显微镜可以在保持细胞活性的情况下进行成像,这对于研究细胞生理学和生物化学过程非常有用。美国在体多光子显微镜研究
多光子显微镜成像深度深、对比度高,在生物成像中具有重要意义,但通常需要较高的功率。结合时间传播的超短脉冲可以实现超快的扫描速度和较深的成像深度,但近红外波段的光本身会导致分辨率较低。基于多光子上转换材料和时间编码结构光显微镜的高速超分辨成像系统(MUTE-SIM)是由清华大学教授和北京大学彭研究员合作开发的。可实现50MHz的超高扫描速度,突破衍射极限,实现超分辨率成像。与普通荧光显微镜相比,该显微镜经过改进,只需要较低的激发功率。这种超快、低功耗、多光子超分辨率技术在高分辨率生物深层组织成像中具有长远的应用前景。美国在体多光子显微镜研究
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