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、胞吐作用等等,Ca2+荧光信号强度也会发生很强的变化。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。模块化多光子显微镜长时间观察
当细胞受到外界刺激时,随着刺激时间的增加,即使继续刺激,Ca2+荧光信号也不会继续增强,反而会减弱,直至恢复到无刺激时的水平。对于细胞受精过程中Ca2+荧光信号的变化,发现粘附过程中Ca2+荧光信号没有变化,但当配子融合时,Ca2+荧光信号强度出现一个不稳定的峰值,持续数分钟。这些现象对于研究受精发育的早期信号以及Ca2+在卵子和受精卵发育中的作用具有重要意义。在其他生理过程中,如细胞分裂和胞吐,Ca2+荧光信号的强度也会发生很大的变化。啮齿类多光子显微镜Ultima Investigator双光子显微镜采用长波长激发。
有许多方法可以实现快速光栅扫描,例如使用振镜进行快速2D扫描,以及将振镜与可调电动透镜相结合进行快速3D扫描。而可调电动式镜头由于机械惯性的限制,无法在轴向快速切换焦点,影响成像速度。现在它可以被空间光调制器(SLM)取代。远程对焦也是实现3D成像的一种手段,如图2所示。LSU模块中,扫描振镜水平扫描,ASU模块包括物镜L1和反射镜M,通过调整M的位置实现轴向扫描该技术不仅可以校正主物镜L2引入的光学像差,还可以进行快速轴向扫描。为了获得更多的神经元成像,可以通过调整显微镜的物镜设计来放大FOV。然而,大NA和大FOV的物镜通常很重,不能快速移动以进行快速轴向扫描,因此大FOV系统依赖于远程聚焦、SLM和可调电动透镜。
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。多光子显微镜将生物打印结构准确定位和定向到特定的解剖部位,使其能够在小鼠组织内制造复杂结构。
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。双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。模块化多光子显微镜长时间观察
多光子显微镜中,极短的激光脉冲聚焦在样品上的紧密点上,激发荧光团产生图像。模块化多光子显微镜长时间观察
多光子成像系统提供的优势包括了真正的三维成像、对活组织内部深处进行成像的能力以及消除平面外荧光的能力。使用这种方法进行成像,可以对斯托克斯位移非常短和/或效率非常低的荧光染料进行成像,甚至可以对样品或组织中固有的荧光分子进行成像。多光子成像的缺点包括需要高峰值功率脉冲激光器,例如锁模钛:蓝宝石激光器,并且直到现在,缺乏在整个发射范围内提供足够吞吐量的高性能滤光片。整个激光调谐范围内的兴趣和足够的阻挡。模块化多光子显微镜长时间观察