雙光子技術在醫療診斷應用中具有巨大的潛力,該領域還未形成標準和體系,還仍需要系統的醫學研究與龐大的醫療數據加以支撐,通過研究人體基于多光子成像技術,進行細胞結構、生化成分、微環境、組織形態、代謝功能的影響信息,找到與疾病的細胞學、分子生物學、組織病理學、診斷和特征的關聯關系,共同探究生理病理基礎和分子細胞生物學機制,篩選鑒定、皮膚病、自身免疫病及其他疑難疾病的診斷及鑒別診斷依據,建立全新的多光子細胞診斷的完整數據庫,定義出針對不同疾病的多光子臨床檢測設備的產品標準。討論環節,來自病理科、呼吸中心、心臟科、神經科、皮膚科及研究所的多位醫師及研究人員紛紛結合各自的工作領域與王愛民副教授展開了熱烈的討論,其中毛發中心楊頂權主任計劃再次邀請王愛民副教授進行學術交流。通過本次學術交流,病理科與研究所分別與王愛民副教授課題組達成了初步的合作意向。雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?激光熒光雙光子顯微鏡成像視野
首先,雙光子成像采用波長范圍約在700~1000nm的近紅外光激發,在組織中的散射系數較小,穿透性很好,因此非常適合厚樣本的觀察。同時,由于是近紅外光激發,也能避免樣品中激發波長較短的自發熒光物質的干擾,可獲得較強的熒光信號(如下圖)。所以雙光子成像具有較深的穿透力和較小的光毒性。通常在活物腦組織中雙光子顯微鏡有效成像深度可達200~500μm,能夠較好地進行三維成像。雙光子成像的另一大優勢在于精確的空間點聚焦性。一般條件下,物質只會被單光子激發,只有在光子密度足夠高的情況下,物質才會吸收兩個光子從而被激發,所以,雙光子只會在光子密度蕞高的物鏡焦點附近發生,很少產生焦平面外的雜散光(如下圖)。這種性質既提高了成像質量,也降低了樣本的光漂白、光損傷區域?;谶@些優勢,使得雙光子顯微鏡非常適合對活細胞、活組織進行長時間在體成像。ultima雙光子顯微鏡成像視野雙光子顯微鏡有哪些應用呢?
雙光子熒光顯微鏡是激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發技術相結合的新技術。雙光子激發的基本原理是:在光子密度較高的情況下,熒光分子可以同時吸收兩個波長較長的光子,經過短暫的所謂激發態壽命后,發射一個波長較短的光子;效果和用波長為長波長一半的光子激發熒光分子是一樣的。雙(多)光子成像的優點是具有更深的組織穿透深度,紅外光可以在平面上探測到極限為1mm的組織區域;因為信號背景比高,所以具有更高的對比度;由于激發體積小,具有定點激發、光毒性小的特點;激發波長由紫外、可見光調整為紅外激發,更加安全。
要想讓激發激光進入更深的層面,大致可從兩個方面入手,裝置優化與標本改造。關于裝置優化,我們可以把激光束變得更細,使能量更加集中,就能讓激光穿透更深。關于標本,其中影響光傳播的主要是物質吸收和散射,解決這個問題,我們需要對樣本進行透明化處理。一種方法是運用某種物質將標本浸泡,使其中的物質(主要是脂質)被破壞或溶解。另一種方法是運用電泳將脂質電解,讓標本“透明度”提高。高光子密度帶來的高能量容易損傷細胞,所以雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脈沖達到最大值所持續的周期只有十萬億分之一秒,而其頻率可以達到80至100兆赫,這樣即能達到雙光子激發的高光子密度要求,又能不損傷細胞,使掃描能更好地進行。雙光子顯微鏡在生物醫學研究中有廣泛的應用,可以觀察細胞內的亞細胞結構、蛋白質分布、細胞活動等。
首先我們來簡單介紹一下激光掃描共聚焦和雙光子這兩種當紅的顯微成像技術。激光掃描共聚焦顯微技術,是熒光顯微成像的一種,用于激發樣品的熒光信號并對其放大成像。在激光掃描共聚焦顯微鏡中,樣品焦平面上每一時刻只有一個點被激發光照射,縱然焦平面外也有激發光照射,但通過探測器前的(pinhole),有焦平面上的熒光信號能被探測器接收。也就是說,每個時刻,只有焦平面上一個點的信號被探測。通過點掃描的方式,一個個點的信號就可以組合出終的圖像。雙光子顯微鏡(包括多光子顯微鏡)同樣采用點掃描的方式得到圖像。不同的是,其采用的激發光波長較長,只有當兩個(或更多)激發光光子幾乎同時轟擊熒光探針的時候才可能激發出熒光信號。所以只有在光子密度特別大的焦點,出才會激發出熒光。也就是說,雙光子顯微鏡中,同樣每個時刻只有焦平面上一個點的信號被探測,并且連焦平面外的熒光信號也不會有。雙光子顯微鏡使用的是高能量鎖模脈沖器。激光熒光雙光子顯微鏡成像視野
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雙光子技術在醫療診斷應用中具有巨大的潛力,需要系統的醫學研究與龐大的醫療數據加以支撐,通過研究人體基于多光子成像技術,進行細胞結構、生化成分、微環境、組織形態、代謝功能的影響信息,找到與疾病的細胞學、分子生物學、組織病理學、診斷和特征的關聯關系,共同探究生理病理基礎和分子細胞生物學機制,篩選鑒定、皮膚病、自身免疫病及其他疑難疾病的診斷及鑒別診斷依據,建立全新的多光子細胞診斷的完整數據庫,定義出針對不同疾病的多光子臨床檢測設備的產品標準。討論環節,來自病理科、呼吸中心、心臟科、神經科、皮膚科及研究所的多位醫師及研究人員紛紛結合各自的工作領域與王愛民副教授展開了熱烈的討論,其中毛發中心楊頂權主任計劃再次邀請王愛民副教授進行學術交流。激光熒光雙光子顯微鏡成像視野