細(xì)胞內(nèi)鈣離子作為重要的信號(hào)分子其作用具有時(shí)間性和空間性。當(dāng)個(gè)細(xì)胞興奮時(shí),，產(chǎn)生了一個(gè)電沖動(dòng)，此時(shí),，細(xì)胞外的鈣離子流入該細(xì)胞內(nèi),，促使該細(xì)胞分泌神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)與相鄰的下一級(jí)神經(jīng)細(xì)胞膜上的蛋白分子結(jié)合,，促使這一級(jí)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生新的電沖動(dòng),。以此類推，神經(jīng)信號(hào)便一級(jí)一級(jí)地傳遞下去,，從而構(gòu)成復(fù)雜的信號(hào)體系,，終形成學(xué)習(xí),、記憶等大腦的高級(jí)功能。在哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中,，鈣離子同樣扮演著重要的信號(hào)分子的角色,。靜息狀態(tài)下大部分神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度約為50-100nM，而細(xì)胞興奮時(shí)鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍,，增加的鈣離子對(duì)于突觸囊泡胞吐釋放神經(jīng)遞質(zhì)的過程必不可少,。眾所周知，只有游離鈣才具有生物學(xué)活性,，而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度由鈣離子的內(nèi)外流平衡所決定,，同時(shí)也受鈣結(jié)合蛋白的影響。細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流的方式有很多種,，其中包括電壓門控鈣離子通道,、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體（nAChR）和瞬時(shí)受體電位C型通道（TRPC）等,。神經(jīng)元鈣成像的原理就是利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑將神經(jīng)元中鈣離子濃度的變化通過熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來,，以反映神經(jīng)元活性。該方法可以同時(shí)觀察多個(gè)功能或位置相關(guān)的腦細(xì)胞,。雙光子顯微鏡比單光子共聚焦顯微鏡較大的不同在于無須使用孔限制光學(xué)散射,。2PPLUS雙光子顯微鏡光損傷

系統(tǒng)示意圖如圖1所示，紅外激光束從藍(lán)寶石激光器出射后,，由一個(gè)光學(xué)參量振蕩器（OPO）轉(zhuǎn)化到可見光波段,，產(chǎn)生的可見光脈沖寬度為200 fs, 重復(fù)頻率80 MHz，波長(zhǎng)在490-750nm范圍內(nèi)可調(diào)諧,。光束通過透鏡及平面鏡中繼到包含微透鏡陣列盤和陣列盤的共聚焦掃描單元中,，形成用于熒光激發(fā)的多焦點(diǎn)光束。多焦點(diǎn)光束通過一個(gè)硅油浸潤(rùn)的物鏡成像到樣品上,，激發(fā)熒光信號(hào),。熒光信號(hào)由同一個(gè)物鏡收集并傳輸?shù)疥嚵袌A盤，產(chǎn)生共焦效應(yīng),，隔離來自焦平面外的雜散光,。國(guó)外布魯克雙光子顯微鏡用途雙光子顯微鏡明日之星--FemtoFiber ultra 920 。

雙光子顯微鏡為什么穿透能力強(qiáng),？生物組織在近紅外波段存在兩個(gè)窗口,第1個(gè)近紅外窗口對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)在700nm-900nm,第2個(gè)近紅外窗口對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)在1000nm-1400nm之間,。舉例說明就是單晶硅對(duì)于可見光幾乎是不透明的，但是對(duì)于紅外波段就像是“水晶”一樣通透性很好了,。原因有兩點(diǎn)：1.生物組織對(duì)紅外光的吸收弱,，對(duì)可見光吸收強(qiáng)。類似的，平時(shí)用手電筒照射手指,，會(huì)看到手通透紅亮,，也是由于生物組織對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光吸收少。2.生物組織對(duì)紅外光的散射弱,。因?yàn)槿鹄⑸涞膹?qiáng)度反比于波長(zhǎng)λ的四次方,。類似的，早晨的太陽(yáng)非常紅,，也就是因?yàn)殚L(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光穿透力更強(qiáng),。這兩點(diǎn)共同導(dǎo)致長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外光比可見光對(duì)生物組織的穿透能力強(qiáng)。

TOPTICAFemtoFiberultra920超快光纖激光器是一種易于操作且無需維護(hù)的激光系統(tǒng),。其輸出波長(zhǎng)為920nm,，非常適合常規(guī)熒光基團(tuán)（如GFP，eGFP,，Eosin,，GCaMP，CFP,，Calcein或者Venus）的雙光子激發(fā),。能給熒光基團(tuán)提供比較高的峰值功率，常用于神經(jīng)科學(xué)和其他與激光有關(guān)的生物光子學(xué)學(xué)科,。而且其獨(dú)特設(shè)計(jì)（制造簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的光源）對(duì)雙光子熒光顯微鏡發(fā)展的革新具有潛在的可能,。在雙光子顯微鏡中，峰值功率就是亮度,！如果您希望獲得比較好的圖像亮度,，那么你就需要短脈沖，高功率,，較重要的是需要干凈的時(shí)間脈沖形狀。FemtoFiberultra920具有足夠高的輸出功率,，較短的脈沖和獨(dú)特的Clean-Pulse技術(shù),，以及具有相對(duì)比較高的峰值功率，使得其在雙光子顯微鏡中可以實(shí)現(xiàn)****的亮度,，而不會(huì)對(duì)樣品造成不必要的加熱,。FemtoFiberultra920交鑰匙，完全集成的色散補(bǔ)償（可確保樣品處的脈沖較短）,，內(nèi)置的功率控制,，操作直觀以及其堅(jiān)固而緊湊的設(shè)計(jì)，使該系統(tǒng)具有極為友好的用戶體驗(yàn),，是非線性顯微鏡應(yīng)用的較好解決方案,。例如熒光蛋白的雙光子激發(fā)和基于SHG的對(duì)比機(jī)制。雙光子顯微鏡廠家就找因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司；

在高光子密度的情況下,，熒光分子可以同時(shí)吸收兩個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子,，然后發(fā)射出一個(gè)波長(zhǎng)較短的光子，其效果和使用一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）,，在單光子激發(fā)時(shí),，在波長(zhǎng)為350 nm光的激發(fā)下發(fā)出450 nm熒光；而在雙光子激發(fā)時(shí),，可采用700 nm的激發(fā)光得到450 nm熒光,。由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度，為了不損傷細(xì)胞,，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，從而可以減少光漂白和光毒性帶來的不利影響,。雙光子顯微鏡能夠在細(xì)胞甚至是亞細(xì)胞水平上對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu),、離子濃度、細(xì)胞運(yùn)動(dòng),、進(jìn)行直接成像監(jiān)測(cè),。進(jìn)口ultimainvestigator雙光子顯微鏡供應(yīng)商聯(lián)系方式

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要想讓激發(fā)激光進(jìn)入更深的層面,，大致可從兩個(gè)方面入手,，裝置優(yōu)化與標(biāo)本改造。關(guān)于裝置優(yōu)化,，我們可以把激光束變得更細(xì),，使能量更加集中,，就能讓激光穿透更深,。關(guān)于標(biāo)本，其中影響光傳播的主要是物質(zhì)吸收和散射,，解決這個(gè)問題,，我們需要對(duì)樣本進(jìn)行透明化處理,。一種方法是運(yùn)用某種物質(zhì)將標(biāo)本浸泡，使其中的物質(zhì)（主要是脂質(zhì)）被破壞或溶解,。另一種方法是運(yùn)用電泳將脂質(zhì)電解,，讓標(biāo)本“透明度”提高。高光子密度帶來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,。2PPLUS雙光子顯微鏡光損傷