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美国飞秒激光多光子显微镜焦点激发

来源:因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司 发布时间:2024年09月30日

2020年,TonmoyChakraborty等人提出了一种加快2PM轴向扫描速度的方法[2]。在光学显微镜中,物镜或样品的缓慢轴向扫描速度限制了体积成像的速度。近年来,通过使用远程聚焦技术或电可调谐透镜(ETL)已经实现了快速轴向扫描;但是,远程聚焦中反射镜的机械驱动会限制轴向扫描速度,ETL会引入球面像差和更高阶像差,从而无法进行高分辨率成像。为了克服这些局限性,该组引入了一种新颖的光学设计,能将横向扫描转换为可用于高分辨率成像的无球差的轴向扫描。该设计有两种实现方式,第一种能够执行离散的轴向扫描,另一种能够进行连续的轴向扫描。具体装置如图3a所示,由两个垂直臂组成,每个臂中都有一个4F望远镜和一个物镜。远程聚焦臂包含一个检流扫描镜(GSM)和一个空气物镜(OBJ1),另一个臂(称为照明臂)由一个水浸物镜(OBJ2)构成。将这两个臂对齐,以使GSM与两个物镜的后焦平面共轭。准直的激光束被偏振分束器反射到远程聚焦臂中,GSM对其进行扫描,进而使得OBJ1产生的激光焦点进行横向扫描。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!美国飞秒激光多光子显微镜焦点激发

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作为一个多学科、知识密集型和资金密集型的高科技产业,多光子显微镜涉及医学、生物学、化学、物理学、电子学、工程学等多个学科。其生产工艺相对复杂,进入门槛较高。它是衡量一个国家制造业和高科技发展水平的重要标准之一。在过去的五年里,多光子显微镜的市场是集中的。由于投产成本高,技术难度大,目前涌现的新企业并不多。显微镜作为传统的高科技产业,并没有被其他技术颠覆,而是一直在不断融合发展相关技术,在医疗等精密检测领域发挥更大的作用。显微镜的商业化发展已进入成熟阶段,主要需求来自教学、生命科学研究和精密测试等。全球市场呈现温和增长趋势。而显微镜产品(如多光子显微镜、电子显微镜)正在刺激市场需求,多光子显微镜市场发展潜力巨大。美国激光扫描多光子显微镜准确定位世界多光子激光扫描显微镜产业主要布局在德国和日本,德国是徕卡显微系统和蔡司。

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光学成像技术与分子生物学技术的结合为研究上述科学问题提供了条件与可能。因此,在现代分子生物学技术基础上,急需发展新的成像技术。在动物体内,如何实现基因表达及蛋白质之间相五作用的实时在体成像监测是当前迫切需要解决的重大科学技术问题。这是也生物学、信息科学(光学)和基础临床医学等学科共同感兴趣的重大问题。对这-一一科学问题的研究不仅有助于阐明生命活动的基本规律、认识疾病的发展规律,而且对创新药物研究、药物疗效评价以及发展疾病早期诊断技术等产生重大影响。

对于双光子(2P)成像,散焦和近表面荧光激发是两个相对较大的深度限制因素,而对于三光子(3P)成像,这两个问题**减少。然而,由于荧光团的吸收截面远小于2P,三光子成像需要更高的脉冲能量才能获得与2P相同激发强度的荧光信号。功能性3P显微镜比结构性3P显微镜要求更高,后者需要更快的扫描速度以便及时采样神经元活动。为了在每个像素的停留时间内收集足够的信号,需要更高的脉冲能量。复杂的行为通常涉及大规模的大脑神经网络,这些网络既有本地连接,也有远程连接。为了将神经元的活动与行为联系起来,需要同时监测***分布的超大型神经元的活动。大脑中的神经网络将在几十毫秒内处理输入的刺激。为了理解这种快速神经元动力学,MPM需要快速成像神经元的能力。快速MPM方法可分为单束扫描技术和多束扫描技术。多光子显微镜的成熟的深部组织成像技术中。还有其他类型的图像对比提供有关样本的有价值信息。

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随着生物分子光学标记技术的不断进步,光学技术在揭示生命活动基本规律的研究中正发挥越来越重要的作用,也为医学诊疗提供了更多、更有效的手段。生物医学光学是近年来受到国际光学界和生物医学界关注的研究热点,在生物活检、光动力、细胞结构与功能检测、基因表达规律的在体研究等问题上取得了一系列研究成果,目前正在从宏观到微观上对大脑活动与功能进行多层面的研究。细胞重大生命活动(包括细胞增殖、分化、凋亡及信号转导)的发生和调节是通过生物大分子间(如蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸等)相互作用来实现的。蛋白质作为基因调控的产物,与细胞和机体生理过程代谢直接相关,深入研究基因表达及蛋白质-蛋白质相互作用不仅能揭示生命活动的基本规律,同时也能深入了解疾病发生的分子机理,进而为寻找更有效的药物分子、提高药物筛选和药物设计的效率提供新的方法和思路。多光子激光扫描显微镜采用波长较长的红外激光,能量脉冲式激发,红外光比可见光在生物组织中的穿透力更强。美国高速高分辨率多光子显微镜技术

多光子显微镜技术是对完整组织进行深层荧光成像的优先技术。美国飞秒激光多光子显微镜焦点激发

因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司双光子显微镜的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收2个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。双光子激发需要很高的光子密度,为了不损伤细胞,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,其脉冲宽度只有100飞秒,而其周期可以达到80至100兆赫兹。在使用高数值孔径的物镜将脉冲激光的光子聚焦时,物镜的焦点处的光子密度是比较高的,双光子激发只发生在物镜的焦点上,所以双光子显微镜不需要共聚焦***,提高了荧光检测效率。美国飞秒激光多光子显微镜焦点激发

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