通過并行化不同激光波長的激光掃描,研究人員增加了在相同時間內可以成像的體積,同時保持了高的時間和空間分辨率。研究人員通過引入兩種不同波長的鈣信號熒光探針,將神經元群體的活動標記為兩種不同的顏色,同時激發兩種不同波長的探針,從而實現了兩種顏色的并行數據記錄。為了實現三維空間成像,研究人員還在兩個激光束上配置了快速變焦系統,即一個電透鏡和一個空間光調制器。因此,可以以10Hz的速度同時記錄10個500微米和500微米的平面,覆蓋600微米的深度,覆蓋大腦皮層第二層到第五層的結構,體積內可以記錄2000多個神經元。雙光子顯微鏡品牌有哪些?國內熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少
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的研究;國內ultima雙光子顯微鏡圖像對比度雙光子顯微鏡結合了雙光子激發技術和激光掃描共聚顯微鏡。
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。有了想法后馬上實驗。借了一套染料飛秒激光器,Denk聯合他的導師WattWebb及其博士生JamesStrickler只用六個小時就完成了實驗搭建,采集數據則用了兩到三天,于是一篇里程碑式的文章就此誕生了。
雙光子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。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。
WinfriedDenk使用的第1個光源是染料飛秒激光(脈沖寬度100fs,可見光波長630nm)。染料激光雖然實驗室演示可以接受,但是使用起來不方便,所以離商業化還很遠。很快雙光子顯微鏡的標準光源變成了飛秒鈦寶石激光器。鈦寶石激光器除了具有固態光源的優點外,還具有近紅外波長調諧范圍寬,而近紅外比可見光穿透更深,對生物樣品的損傷更小。下圖是Thorlabs的雙光子和三光子顯微鏡配置,鈦寶石飛秒可調諧激光器位于平臺左側。從雙光子到三光子科學家們正在從雙光子顯微鏡轉向三光子顯微鏡。1996年,ChrisXu在康奈爾大學(Denk的導師實驗室)讀博時發明了三光子顯微鏡。如果雙光子吸收是可行的,那么三光子似乎是自然的發展方向。三光子成像使用更長的波長,大約1.3和1.7微米,成像深度比雙光子更深。目前錄音大約2.2毫米,人的大腦皮層厚度大約4毫米。與雙光子顯微鏡相比,三光子需要使用更強、更短、重復率更低的激光脈沖,這是傳統的鈦寶石激光器很難滿足的,但對于摻鐿光纖飛秒光參量放大器,比如我們的Y-Fi光參量放大器(OPA)就非常容易。雙光子顯微鏡在各領域研究中已有許多成功實例。國外2PPLUS雙光子顯微鏡廠家電話
雙光子顯微鏡除了可以進行厚的組織樣品拍攝以外呢,可以在小鼠的的任何部位進行成像。國內熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少
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。基于這些優勢,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。國內熒光激光雙光子顯微鏡分辨率是多少