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全自动多光子显微镜Ultima Investigator

来源:因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司 发布时间:2024年06月22日

当激光光束焦点的位置在镜面上,此时被反射的激光在无限空间中成为准直光束,并在OBJ2的焦平面上形成了一个激光光斑。同理,如果横向扫描光束,则会形成远离倾斜镜镜面的焦点,这又导致返回的光束会聚或发散,进而OBJ2能在轴向不同位置形成焦点,通过这种方式即能实现连续的轴向扫描。对于较小的倾斜角,聚焦没有球差。该组在实验中表征了这种将横向扫描转换为轴向扫描技术的光学性能,并使用它将光片显微镜的成像速度提升了一个数量级,从而可以在三个维度上量化快速的囊泡动力学。该组还演示了使用双光子光栅扫描显微镜以12kHz进行共振远程聚焦,该技术可对大脑组织和斑马鱼心脏动力学进行快速成像,并具有衍射极限的分辨率。从产品类型及技术方面来看,正置显微镜占据绝大多数市场。全自动多光子显微镜Ultima Investigator

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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。全自动多光子显微镜Ultima Investigator多光子共聚焦扫描显微镜比双光子共聚焦扫描显微镜具有更高的空间分辨率。

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对于双光子(2P)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。

某种物质能产生荧光,首要条件是分子必须具有吸收的结构,即生色团(分子中具有吸收特征频率的光能的基团)。其次,该物质必须具有一定的量子产率和适宣的环境。我们把分子中发射荧光的基团称为荧光团。荧光团一定是生色团,但生色团不一定是荧光团。因为,如果生色团的量子产率等于零,就不能发射出荧光,处于激发态的分子,可以由许多方式(如热,碰撞)把能量释放出来,发射荧光只是其中的一种方式。此外,一种物质吸收光的能力及量子产率又与物质所处的环境密切相关。由于其非侵入性和高分辨率的特点,多光子显微镜在神经科学、ai症研究、免疫学等领域发挥了重要作用。

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多光子显微镜对成像深度的改善利用红光或红外光激发,光散射小(小粒子的散射与波长的四次方的成反比)。不需要***,能更多收集来自成像截面的散射光子。***不能区分由离焦区域或焦点区发射出的散射光子,多光子在深层成像信噪比好。单光子激发所用的紫外或可见光在光束到达焦平面之前易被样品吸收而衰减,不易对深层激发。多光子荧光成像的特点。深度成像∶与共聚焦相比能更好地对厚散射物质成像。信噪比∶多光子吸收采用的波长是单光子吸收的2倍以上,所以显微试样中的瑞利散射更小,荧光测定的信噪比更高。观察活细胞∶离子测量(i.e.Ca2+),GFP,发育生物学等—减少了光毒性和光漂白,能对细胞长时间观察。多光子显微镜是一种强大的显微镜技术,具有广泛的应用前景和发展潜力。美国激光扫描多光子显微镜准确定位

多光子显微镜在临床前评价IA形态、细胞外基质、细胞密度和血管形成等方面显示出强大的作用。全自动多光子显微镜Ultima Investigator

单光子激发荧光的过程,就是荧光分子吸收一个光子,从基态跃迁到激发态,跃迁以后,能量较大的激发态分子,通过内转换把部分能量转移给周围的分子,自己回到比较低电子激发态的比较低振动能级。处于比较低电子激发态的比较低振动能级的分子的平均寿命大约在10s左右。这时它不是通过内转换的方式来消耗能量,回到基态,而是通过发射出相应的光量子来释放能量,回到基态的各个不同的振动能级时,就发射荧光。因为在发射荧光以前已经有一部分能量被消耗,所以发射的荧光的能量要比吸收的能量小,也就是荧光的特征波长要比吸收的特征波长来的长。全自动多光子显微镜Ultima Investigator

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