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全自动多光子显微镜技术

来源:因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司 发布时间:2024年06月24日

多光子激发在紫外成像的优势在可见光脉冲中能得到紫外衍射的显微观察像。即使不使用紫外域光源、光学元件用可见光源、光学元件就能得到紫外光激励的高空间分辨率图像。多光子在生物成像中的优势在生物显微镜观察方面,较早考虑的是不损坏生物本身的活性状态,维持水分、离子浓度、氧和养分的流通。在光观察场合,无论是热还是光子能量方面都必须停留在细胞不受损伤的照射量、光能量内。多光子显微镜则能够满足此,而且还具有很多优点。如三维分辨率、深度侵入、在散射效率、背景光、信噪比、控制等方面,均有以往激光显微镜不具备,或具有无法比拟的超越特性。滔博生物多光子显微镜广应用于生命科学、生物医学和材料科学领域!全自动多光子显微镜技术

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多光子显微镜因拥有较深的成像深度,和较高的对比度在生物成像中有着重要的意义,但是它通常需要较高的功率。结合时间上展开的超短脉冲可以实现超快的扫描速度和较深的成像深度,但是其本身所利用的近红外波段的光会导致分辨率较低。清华大学陈宏伟教授和北京大学席鹏研究员合作研究,结合了结构光成像和上转化粒子,开发了一种基于多光子上转化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)。它可以实现50MHz的超高的扫描速度,并突破了衍射极限,实现了超分辨成像。相较于普通的荧光显微镜,该显微镜提升了,并且只需要较低的激发功率。这种超快、低功率、多光子的超分辨技术,在分辨率高的生物深层组织成像上有着长远的应用前景。模块化多光子显微镜单分子成像定位多光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。

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当细胞在受到外界刺激时,随着刺激时间的增长,即使刺激继续存在,Ca2+荧光信号不但不会继续增强,反而会减弱,直至恢复到未加刺激物时的水平。对于细胞受精过程中Ca2+荧光信号的变化情况,研究发现,配了在粘着过程中,Ca2+荧光信号未发生任何变化,而配子之间发生融合作用时,Ca2+荧光信号强度却会出现一个不稳定的峰值,并可持续几分钟。这些现象,对研究受精发育的早期信号及Ca2+在卵细胞和受精卵的发育过程中的作用具有重要的意义。在其它一些生理过程如细胞分裂、胞吐作用等,Ca2+荧光信号强度也会发生很的变化。

现代分子生物学技术的迅速发展和科技的进步,特别是随着后基因组时代的到来,人们已经能够根据需要建立各种细胞模型,为在体研究基因表达规律、分子间的相互作用、细胞的增殖、细胞信号转导、诱导分化、细胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物学条件。然而,尽管人们利用现有的分子生物学方法,已经对基因表达和蛋白质之间的相互作用进行了深入、细致的研究,但仍然不能实现对蛋白质和基因活动的实时、动态监测。在细胞的生理过程中,基因、尤其是蛋白质的表达、修饰和相万作用往往发生可逆的、动态的变化。目前的分子生物学方法还不能捕获到蛋白质和基因的这些变化,但获取这些信息对与研究基因的表达和蛋白质之间的相互作用又至关重要。因此,发展能用于、动态、实时、连续监测蛋白质和基因活动的方法是非常必要的。光子显微镜利用光学透镜和光学元件将样品中的光反射或透射到目镜中,从而形成图像。

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多光子显微优点:☆光损伤小:由于双光子显微镜使用的是可见光或近红外光作为激发光源,这一波段的光对细胞和组织的光损伤小,适用于长时间的研究;☆穿透能力强:相对于紫外光,可见光和近红外光都具有更强的穿透能力,因而受生物组织散射的影响更小,解决对生物组织中深层物质的层析成像研究问题;☆高分辨率:由于双光子吸收截面很小,只有在焦平面很小的区域内可以激发出荧光,双光子吸收*局限于焦点处的体积约为波长3次方的范围内;☆漂白区域小:由于激发只存在于交点处,所以焦点以外的区域都不会发生光漂白现象;☆荧光收集率高:与共聚焦成像相比,双光子成像不需要光学滤波器,这样就提高了对荧光的收集率,而收集率的提高直接导致图像对比度的提高;☆图像对比度高:由于荧光波长小于入射波长,因而瑞利散射产生的背景噪声只有单光子激发时的1/16,降低了散射的干扰;☆光子跃迁具有很强的选择激发性,所以可以对生物组织中一些特殊物质进行成像研究;☆避免组织自发荧光的干扰,获得较强的样品荧光:生物组织中的自发荧光物质的激发波长一般在350~560nm范围内,采用近红外或红外波段的激光作为光源,能**降低生物组织对激发光吸收。全球多光子显微镜主要消费地区分析,包括消费量及份额等。Ultima 2P Plus多光子显微镜峰值功率密度

实现细胞内分子级观测,多光子显微镜开启生命科学新篇章。全自动多光子显微镜技术

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。全自动多光子显微镜技术

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