雙光子顯微成像的在生物醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用有較大的應(yīng)用前景,首先雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)成像,,在亞微米級(jí)成像,,此功能與目前市場(chǎng)上的共聚焦類(lèi)顯微鏡性能類(lèi)似,;雙光子顯微成像能夠?qū)崟r(shí),、在體、原位,、無(wú)創(chuàng)地,,根據(jù)不同物質(zhì)組份的光譜特性,區(qū)分成像,;雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行生化指標(biāo)成像,,在無(wú)造影劑的前提下,利用自發(fā)熒光,、二次諧波,、熒光獲得活細(xì)胞生化信息。雙光子顯微鏡技術(shù)在醫(yī)療診斷應(yīng)用中具有巨大的潛力,,該領(lǐng)域還未形成標(biāo)準(zhǔn)和體系,,需要系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)研究與龐大的醫(yī)療數(shù)據(jù)加以支撐,通過(guò)研究人體基于多光子成像技術(shù),,進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu),、生化成分、微環(huán)境,、組織形態(tài),、代謝功能的影響信息,,找到與疾病的細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué),、組織病理學(xué),、診斷和***特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系,共同探究生理病理基礎(chǔ)和分子細(xì)胞生物學(xué)機(jī)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(jù),,建立全新的多光子細(xì)胞診斷的完整數(shù)據(jù)庫(kù),,定義出針對(duì)不同疾病的多光子臨床檢測(cè)設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。雙光子顯微鏡在組織透明化成像中應(yīng)用,。美國(guó)2PPLUS雙光子顯微鏡商家電話
在國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)家重大科研儀器研制專(zhuān)項(xiàng)《超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》的支持下,,北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,、動(dòng)態(tài)成像中心,、生命科學(xué)學(xué)院、工學(xué)院聯(lián)合中國(guó)人民醫(yī)學(xué)科學(xué)院組成跨學(xué)科團(tuán)隊(duì),,歷經(jīng)三年多的協(xié)同奮戰(zhàn),,成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡,并獲取了小鼠在自由行為過(guò)程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)清晰,、穩(wěn)定的圖像,。原始論文于5月29日在線發(fā)表于自然雜志子刊Nature Methods (IF 25.3),相關(guān)技術(shù)文檔同步發(fā)表于Protocol Exchange (DOI: 10.1038/protex.2017.048),,并已申請(qǐng)多項(xiàng),。進(jìn)口熒光雙光子顯微鏡原理雙光子顯微鏡中,同樣每個(gè)時(shí)刻只有焦平面上一個(gè)點(diǎn)的信號(hào)被探測(cè),,并且連焦平面外的熒光信號(hào)也不會(huì)有,。
在深度組織中以較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)活細(xì)胞成像,雙光子顯微鏡是當(dāng)前之選,。雙光子和共聚焦顯微鏡都是通過(guò)激光激發(fā)樣品中的熒光標(biāo)記,,使用探測(cè)器測(cè)量被激發(fā)的熒光。但是,,共聚焦一般使用單模光纖耦合激光器,,通過(guò)單光子激發(fā)熒光,而雙光子使用飛秒激光器,,通過(guò)幾乎同時(shí)吸收兩個(gè)長(zhǎng)波光子激發(fā)熒光,。下面是兩種技術(shù)的對(duì)比圖。雙光子激發(fā)熒光的主要優(yōu)勢(shì):雙光子比共聚焦使用的更長(zhǎng)的波長(zhǎng),,所以對(duì)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(dá)到250到500微米,甚至超過(guò)1毫米,。另外,,同時(shí)吸收兩個(gè)光子意味只有較強(qiáng)度聚焦點(diǎn)處能被激發(fā),所以不會(huì)損傷焦平面之外的組織,,并且生成更清晰的圖像,。
雙光子技術(shù)在醫(yī)療診斷應(yīng)用中具有巨大的潛力,該領(lǐng)域還未形成標(biāo)準(zhǔn)和體系,,需要系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)研究與龐大的醫(yī)療數(shù)據(jù)加以支撐,,通過(guò)研究人體基于多光子成像技術(shù),進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu),、生化成分,、微環(huán)境、組織形態(tài),、代謝功能的影響信息,,找到與疾病的細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué),、組織病理學(xué),、診斷和特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系,共同探究生理病理基礎(chǔ)和分子細(xì)胞生物學(xué)機(jī)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(jù),,建立全新的多光子細(xì)胞診斷的完整數(shù)據(jù)庫(kù),,定義出針對(duì)不同疾病的多光子臨床檢測(cè)設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。討論環(huán)節(jié),,來(lái)自病理科、呼吸中心,、心臟科,、神經(jīng)科、皮膚科及研究所的多位醫(yī)師及研究人員紛紛結(jié)合各自的工作領(lǐng)域與王愛(ài)民副教授展開(kāi)了熱烈的討論,,其中毛發(fā)中心楊頂權(quán)主任計(jì)劃再次邀請(qǐng)王愛(ài)民副教授進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,。通過(guò)本次學(xué)術(shù)交流,病理科與研究所分別與王愛(ài)民副教授課題組達(dá)成了初步合作意向,。雙光子顯微鏡不需要共聚焦,,提高了熒光檢測(cè)效率。
對(duì)生物樣品的三維觀測(cè)是了解細(xì)胞功能的重要方法之一,。目前已有的三維熒光成像技術(shù)包括光片顯微成像技術(shù),、晶格光照明技術(shù)以及激光掃描顯微成像技術(shù)(如共聚焦顯微鏡及雙光子顯微鏡)等,。其中激光掃描顯微鏡利用旋轉(zhuǎn)盤(pán)可以進(jìn)行多焦點(diǎn)的激光掃描,提高時(shí)間分辨率,,而且有利于減少活細(xì)胞成像中的光損傷,。本篇文獻(xiàn)主要實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光雙光子激發(fā)及多焦點(diǎn)激光掃描的結(jié)合,終提高了3D延時(shí)掃描中的空間分辨率及成像對(duì)比度,,同時(shí)這也是可見(jiàn)光雙光子激發(fā)(v2PE)在超高分辨率顯微鏡中的應(yīng)用,。雙光子顯微鏡的探測(cè)器,該怎么選用?2PPLUS雙光子顯微鏡熒光壽命計(jì)數(shù)
雙光子顯微鏡使用的是可見(jiàn)光或近紅外光作為光源;美國(guó)2PPLUS雙光子顯微鏡商家電話
高光子密度帶來(lái)的高能量容易損傷細(xì)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(fā)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(dá)到最大值所持續(xù)的周期只有十萬(wàn)億分之一秒,,而其頻率可以達(dá)到80至100兆赫,,這樣即能達(dá)到雙光子激發(fā)的高光子密度要求,又能不損傷細(xì)胞,,使掃描能更好地進(jìn)行,。雙光子顯微鏡在各領(lǐng)域研究中已有許多成功實(shí)例生物領(lǐng)域:貝爾實(shí)驗(yàn)室的Svoboda等人研究了大腦皮層神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子動(dòng)力學(xué)情形。利用雙光子顯微鏡觀察到的現(xiàn)象證明了鈣離子的增加依賴于肌體觸發(fā)的鈉離子作用電勢(shì),。信息領(lǐng)域:美國(guó)科學(xué)家Rentzepis提出了一種在現(xiàn)有二維光盤(pán)的基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存擴(kuò)展到三維空間,。由于雙光子激發(fā)具有作用精細(xì)體積小的特點(diǎn),避免了層與層之間的互相干擾,,極大地提高了數(shù)據(jù)儲(chǔ)存密度,。美國(guó)2PPLUS雙光子顯微鏡商家電話