后續實驗使用碘化丙啶(PI)來指示細胞在7、8、9和10分鐘的延時觀察后的損傷情況,來驗證該光學系統對活細胞長期觀察的適用性。在觀察期間,88個焦點以100毫秒的曝光時間,曝光間隔1s照射樣品,激發強度為3.21×104W/cm2,激發波長為525nm,使用前文提到的60×物鏡及1.0AU孔徑,圖5(a)-(d)為引入PI的成像圖,(e)-(h)為相應的相應襯度圖。改變激發條件為每照射500ms間隔5s,得到相應的(i)-(p)。由圖像可知,延時觀察小于8分鐘的情況下不造成可見細胞損傷,對于實際3D延時成像,由于焦平面是移動的,所以預期細胞存活時間會更長,可見這是一種在3D在體延時成像中具有很大優勢的成像方案。如果已經有了飛秒光,就可以幾套雙光子顯微鏡共享一臺,只需分光即可。國內熒光激光雙光子顯微鏡供應商
從雙光子的原理和特點我們就可以明顯的得出雙光子的優點:☆光損傷小:由于雙光子顯微鏡使用的是可見光或近紅外光作為激發光源,這一波段的光對細胞和組織的光損傷小,適用于長時間的研究;☆穿透能力強:相對于紫外光,可見光和近紅外光都具有更強的穿透能力,因而受生物組織散射的影響更小,解決對生物組織中深層物質的層析成像研究問題;☆高分辨率:由于雙光子吸收截面很小,只有在焦平面很小的區域內可以激發出熒光,雙光子吸收局限于焦點處的體積約為波長3次方的范圍內;☆漂白區域小:由于激發只存在于交點處,所以焦點以外的區域都不會發生光漂白現象;☆熒光收集率高:與共聚焦成像相比,雙光子成像不需要光學濾波器(共焦),這樣就提高了對熒光的收集率,而收集率的提高直接導致圖像對比度的提高;☆圖像對比度高:由于熒光波長小于入射波長,因而瑞利散射產生的背景噪聲只有單光子激發時的1/16,降低了散射的干擾;☆光子躍遷具有很強的選擇激發性,所以可以對生物組織中一些特殊物質進行成像研究;進口激光熒光雙光子顯微鏡用途雙光子顯微鏡可以用于局部微蝕鐳射磨皮后的膠原重塑的檢測。
在深度組織中以較長時間對活細胞成像,雙光子顯微鏡是當前之選。雙光子和共聚焦顯微鏡都是通過激光激發樣品中的熒光標記,使用探測器測量被激發的熒光。但是,共聚焦一般使用單模光纖耦合激光器,通過單光子激發熒光,而雙光子使用飛秒激光器,通過幾乎同時吸收兩個長波光子激發熒光。雙光子激發熒光的主要優勢:雙光子比共聚焦使用的更長的波長,所以對組織的損傷更小且穿透更深。共聚焦的成像深度一般為100微米,雙光子則能達到250到500微米,甚至超過1毫米。另外,同時吸收兩個光子意味只有度聚焦點處能被激發,所以不會損傷焦平面之外的組織,并且生成更清晰的圖像。
使用雙光子顯微鏡(2PM)可以以亞細胞分辨率對鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器成像,從而測量不透明大腦深處的活動;成像膜電壓變化能直接反映神經元活動,但神經元活動的速度對于常規的2PM來說太快。目前電壓成像主要通過寬場顯微鏡實現,但它的空間分辨率較差并且只是于淺層深度。因此要在不透明的大腦中以高空間分辨率對膜電壓變化進行成像,需要較提高2PM的成像速率。FACED模塊輸出處的子脈沖序列可以看作從虛擬光源陣列發出的光,這些子脈沖在中繼到顯微鏡物鏡后形成了一個空間上分離且時間延遲的焦點陣列。然后將該模塊并入具有高速數據采集系統的標準雙光子熒光顯微鏡中,如圖2所示。光源是具有1MHz重復頻率的920nm的激光器,通過FACED模塊可產生80個脈沖焦點,其脈沖時間間隔為2ns。這些焦點是虛擬源的圖像,虛擬源越遠,物鏡處的光束尺寸越大,焦點越小。光束沿y軸比x軸能更好地充滿物鏡,從而導致x軸的橫向分辨率為0.82μm,y軸的橫向分辨率為0.35μm。雙光子顯微鏡能夠在細胞甚至是亞細胞水平上對神經細胞的形態結構、離子濃度、細胞運動、進行直接成像監測。
和很多偉大的科學發明一樣,雙光子顯微鏡的出現也有一點偶然,但正是那瞬間的靈感為生物科學尤其是神經科學帶來了一種**性的成像技術:雙光子激發熒光顯微鏡。1990年初,當WinfriedDenk剛從康奈爾大學博士畢業準備前往瑞士讀博后時,他看了一本關于激光掃描顯微鏡的書,從中了解到非線性光學效應——強光和物質的相互作用。當時,Denk有同事研究生物樣品中的鈣離子但苦于沒有強大的紫外激光器和光學元件,于是他就想到如果使用雙光子吸收就能夠繞開紫外,換言之,與其通過一個紫外光子激發標記的鈣離子,通過兩個雙倍波長的可見光光子也能激發相同的熒光。雙光子顯微鏡大量運營在實驗室當中。進口熒光激光雙光子顯微鏡廠家有哪些
雙光子顯微鏡的應用中,該如何選擇以及更好的使用PMT。國內熒光激光雙光子顯微鏡供應商
第二代微型化雙光子熒光顯微鏡 FHIRM-TPM 2.0,其成像視野是該團隊于2017年發布的代微型化顯微鏡的7.8倍,同時具備三維成像能力,獲取了小鼠在自由運動行為中大腦三維區域內上千個神經元清晰穩定的動態功能圖像,并且實現了針對同一批神經元長達一個月的追蹤記錄。在一批“早鳥項目”中,該系統已被多個研究組應用于不同的模式動物和行為范式,如小鼠的社交新穎性識別、斑胸草雀受調控后大腦特定神經元變化、新型神經遞質乙酰膽堿探針的傳導適應性分析以及獼猴三腦區成像等多項研究。國內熒光激光雙光子顯微鏡供應商