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美國飛秒激光多光子顯微鏡成像深度

來源: 發布時間:2024-07-01

對于雙光子成像而言,離焦和近表面熒光激發是兩個比較大的深度限制因素,而對于三光子成像這兩個問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數量級的脈沖能量才能獲得與2P激發的相同強度的熒光信號。功能性3P顯微鏡比結構性3P顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時采樣神經元活動;需要更高的脈沖能量,以便在每個像素停留時間內收集足夠的信號。復雜的行為通常涉及到大型的大腦神經網絡,該網絡既具有局部的連接又具有遠程的連接。要想將神經元活動與行為聯系起來,需要同時監控非常龐大且分布普遍的神經元的活動,大腦中的神經網絡會在幾十毫秒內處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經元動力學,就需要MPM具備對神經元進行快速成像的能力。快速MPM方法可分為單束掃描技術和多束掃描技術。多光子激光掃描顯微鏡采用波長較長的紅外激光,能量脈沖式激發,紅外光比可見光在生物組織中的穿透力更強。美國飛秒激光多光子顯微鏡成像深度

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當激光光束焦點的位置在鏡面上,此時被反射的激光在無限空間中成為準直光束,并在OBJ2的焦平面上形成了一個激光光斑。同理,如果橫向掃描光束,則會形成遠離傾斜鏡鏡面的焦點,這又導致返回的光束會聚或發散,進而OBJ2能在軸向不同位置形成焦點,通過這種方式即能實現連續的軸向掃描。對于較小的傾斜角,聚焦沒有球差。該組在實驗中表征了這種將橫向掃描轉換為軸向掃描技術的光學性能,并使用它將光片顯微鏡的成像速度提升了一個數量級,從而可以在三個維度上量化快速的囊泡動力學。該組還演示了使用雙光子光柵掃描顯微鏡以12kHz進行共振遠程聚焦,該技術可對大腦組織和斑馬魚心臟動力學進行快速成像,并具有衍射極限的分辨率。美國飛秒激光多光子顯微鏡成像深度雙光子熒光顯微鏡是結合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發技術的一種新技術。

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當細胞受到外界刺激時,隨著刺激時間的增加,即使繼續刺激,Ca2+熒光信號也不會繼續增強,反而會減弱,直至恢復到無刺激時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化,發現粘附過程中Ca2+熒光信號沒有變化,但當配子融合時,Ca2+熒光信號強度出現一個不穩定的峰值,持續數分鐘。這些現象對于研究受精發育的早期信號以及Ca2+在卵子和受精卵發育中的作用具有重要意義。在其他生理過程中,如細胞分裂和胞吐,Ca2+熒光信號的強度也會發生很大的變化。

多光子激光掃描顯微鏡行業發展,世界多光子激光掃描顯微鏡產業主要布局在德國和日本,德國是以徠卡顯微系統和蔡司為,而日本以尼康和奧林巴斯公司為,2020年,上述企業占據著世界多光子激光掃描顯微鏡市場64.44%的市場份額,其發展戰略左右著多光子激光掃描顯微鏡市場的走向。目前世界市場對多光子激光掃描顯微鏡的需求在增長,中國市場這方面的需求增長更快,未來五年多光子激光掃描顯微鏡市場的發展在中國將具有很大的發展潛力。利用多光子顯微鏡,進行無損、高分辨率的生物組織層析成像。

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細胞在受到外界刺激時,隨著刺激時間的增長,即使刺激繼續存在,Ca2+熒光信號不但不會繼續增強,反而會減弱,直至恢復到未加刺激物時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化情況,研究發現,配了在粘著過程中,Ca2+熒光信號未發生任何變化,而配子之間發生融合作用時,Ca2+熒光信號強度卻會出現一個不穩定的峰值,并可持續幾分鐘。這些現象,對研究受精發育的早期信號及Ca2+在卵細胞和受精卵的發育過程中的作用具有重要的意義。在其它一些生理過程如細胞分裂、胞吐作用等,Ca2+熒光信號強度也會發生很的變化。世界多光子激光掃描顯微鏡產業主要布局在德國和日本,德國是徠卡顯微系統和蔡司。激光掃描多光子顯微鏡供應商

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根據阿貝成像原理,許多光學成像系統是一個低通濾波器,物平面包含從低頻到高頻的信息,透鏡口徑會限制高頻信息通過,只允許一定的低頻通過,因此丟失了高頻信息會使成像所得圖像的細節變模糊,降低分辨率。對于三維成像來說,寬場照明時得到的信息不僅包含物鏡焦平面上樣品的部分信息,同時還包含焦平面外的樣品信息。由于受到焦平面外的信息干擾,常規熒光顯微鏡無法獲得層析圖像。三維結構光照明顯微鏡能夠提高分辨率、獲得層析圖像,是因為利用特定結構的照明光能引入樣品的高頻信息,當結構光的空間頻率足夠高時,只有靠近焦面的部分才能被結構光調制,超出這一區域,逐漸轉變為均勻照明,也就是只有焦面附近的有限區域具有相對完整的頻譜信息,離焦后,高頻信息迅速衰減,所以使用高頻結構光照明可以區分焦面和離焦區域來獲得層析圖像。然后再通過軸向掃描可以獲取樣品不同深度的焦面圖像,重建樣品的三維結構。美國飛秒激光多光子顯微鏡成像深度

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