光學(xué)成像技術(shù)與分子生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合為研究上述科學(xué)問(wèn)題提供了條件與可能。因此,，在現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上,，急需發(fā)展新的成像技術(shù)。在動(dòng)物體內(nèi),，如何實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)及蛋白質(zhì)之間相五作用的實(shí)時(shí)在體成像監(jiān)測(cè)是當(dāng)前迫切需要解決的重大科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,。這是也生物學(xué)、信息科學(xué)（光學(xué)）和基礎(chǔ)臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科共同感興趣的重大問(wèn)題,。對(duì)這-一一科學(xué)問(wèn)題的研究不僅有助于闡明生命活動(dòng)的基本規(guī)律,、認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)展規(guī)律，而且對(duì)創(chuàng)新藥物研究,、藥物療效評(píng)價(jià)以及發(fā)展疾病早期診斷技術(shù)等產(chǎn)生重大影響,。世界多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)業(yè)主要布局在德國(guó)和日本，德國(guó)是徠卡顯微系統(tǒng)和蔡司,。Ultima 2P Plus多光子顯微鏡準(zhǔn)確定位

對(duì)于雙光子(2P)成像,，散焦和近表面熒光激發(fā)是兩個(gè)相對(duì)較大的深度限制因素，而對(duì)于三光子(3P)成像,，這兩個(gè)問(wèn)題**減少,。然而，由于熒光團(tuán)的吸收截面遠(yuǎn)小于2P,，三光子成像需要更高的脈沖能量才能獲得與2P相同激發(fā)強(qiáng)度的熒光信號(hào),。功能性3P顯微鏡比結(jié)構(gòu)性3P顯微鏡要求更高，后者需要更快的掃描速度以便及時(shí)采樣神經(jīng)元活動(dòng),。為了在每個(gè)像素的停留時(shí)間內(nèi)收集足夠的信號(hào),，需要更高的脈沖能量。復(fù)雜的行為通常涉及大規(guī)模的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，這些網(wǎng)絡(luò)既有本地連接,，也有遠(yuǎn)程連接。為了將神經(jīng)元的活動(dòng)與行為聯(lián)系起來(lái),，需要同時(shí)監(jiān)測(cè)***分布的超大型神經(jīng)元的活動(dòng),。大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將在幾十毫秒內(nèi)處理輸入的刺激。為了理解這種快速神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué),，MPM需要快速成像神經(jīng)元的能力,。快速M(fèi)PM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù),。熒光多光子顯微鏡應(yīng)用多光子顯微鏡在臨床前評(píng)價(jià)IA形態(tài),、細(xì)胞外基質(zhì),、細(xì)胞密度和血管形成等方面顯示出強(qiáng)大的作用。

多光子顯微鏡成像深度深,、對(duì)比度高,，在生物成像中具有重要意義，但通常需要較高的功率,。結(jié)合時(shí)間傳播的超短脈沖可以實(shí)現(xiàn)超快的掃描速度和較深的成像深度,，但近紅外波段的光本身會(huì)導(dǎo)致分辨率較低?；诙喙庾由限D(zhuǎn)換材料和時(shí)間編碼結(jié)構(gòu)光顯微鏡的高速超分辨成像系統(tǒng)(MUTE-SIM)是由清華大學(xué)教授和北京大學(xué)彭研究員合作開(kāi)發(fā)的,。可實(shí)現(xiàn)50MHz的超高掃描速度,，突破衍射極限,，實(shí)現(xiàn)超分辨率成像。與普通熒光顯微鏡相比,，該顯微鏡經(jīng)過(guò)改進(jìn),，只需要較低的激發(fā)功率。這種超快,、低功耗,、多光子超分辨率技術(shù)在高分辨率生物深層組織成像中具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。

通過(guò)添加FACED模塊,，可以將基于標(biāo)準(zhǔn)振鏡的現(xiàn)有2PM輕松轉(zhuǎn)換為千赫茲成像系統(tǒng)。FACED雙光子熒光顯微鏡遵循光柵掃描,，需要很少的計(jì)算處理,，在稀疏或密集的標(biāo)記樣本中均可以使用，并且不受串?dāng)_的影響,，而且對(duì)整個(gè)圖像平面采樣后可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正,。實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有觀察到光損傷的跡象，此外,，子脈沖延遲到達(dá)相同的樣品位置,，能為熒光團(tuán)提供充足的時(shí)間使其從易于破壞的暗態(tài)返回到基態(tài)，可以明顯減少光漂白,。使用現(xiàn)有的傳感器,，F(xiàn)ACED雙光子熒光顯微鏡可以提供足夠的速度和靈敏度來(lái)檢測(cè)神經(jīng)元過(guò)程中的鈣瞬變和谷氨酸瞬變，以及來(lái)自細(xì)胞體的尖峰和亞閾值電壓,。該組使用基于FACED的2PM顯微鏡,，在小鼠大腦中實(shí)現(xiàn)了千赫茲速率的神經(jīng)活動(dòng)成像。在物鏡平均激光功率為10-85mW下,，他們測(cè)量了清醒小鼠中V1神經(jīng)元的自發(fā)性和感覺(jué)誘發(fā)性的超閾值和亞閾值電位活動(dòng),。多光子顯微鏡技術(shù)是對(duì)完整組織進(jìn)行深層熒光成像的優(yōu)先技術(shù),。

多光子激光掃描顯微鏡的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，世界多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)業(yè)主要分布在德國(guó)和日本,，德國(guó)以徠卡顯微系統(tǒng)和蔡司為基礎(chǔ),，日本以尼康和奧林巴斯為基礎(chǔ)。2020年以來(lái),，這些企業(yè)占據(jù)了全球多光子激光掃描顯微鏡市場(chǎng)的64.44%,，它們的發(fā)展策略影響著多光子激光掃描顯微鏡市場(chǎng)的走向。目前,，世界市場(chǎng)對(duì)多光子激光掃描顯微鏡的需求正在增長(zhǎng),，中國(guó)市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)更快。未來(lái)五年多光子激光掃描顯微鏡市場(chǎng)的發(fā)展在中國(guó)將仍有巨大的發(fā)展?jié)摿?。從產(chǎn)品類型及技術(shù)方面來(lái)看,，正置顯微鏡占據(jù)絕大多數(shù)市場(chǎng)。離體多光子顯微鏡原理

多光子共聚焦掃描顯微鏡比雙光子共聚焦掃描顯微鏡具有更高的空間分辨率,。Ultima 2P Plus多光子顯微鏡準(zhǔn)確定位

比較兩表格中的相關(guān)參數(shù)可以看出,，基于分子光學(xué)標(biāo)記的成像技術(shù)已經(jīng)在生物活檢和基因表達(dá)規(guī)律方面展示了較大的優(yōu)勢(shì)。例如,，正電子發(fā)射斷層成像（PET）可實(shí)現(xiàn)對(duì)分子代謝的成像,，空間分辨率∶1-2mm，時(shí)間分辨率;分鐘量級(jí),。與PET比較,，光學(xué)成像的應(yīng)用場(chǎng)合更廣（可測(cè)量更多的參數(shù)，請(qǐng)參見(jiàn)表1-1）,，且具有更高的時(shí)間分辨率（秒級(jí)）,，空間分辨率可達(dá)到微米。因此,，二者相比,，雖然光學(xué)成像在測(cè)量深度方面不及PET，但在測(cè)量參數(shù)種類與時(shí)空分辨率方面有一定優(yōu)勢(shì),。對(duì)于小動(dòng)物（如小白鼠）研究來(lái)說(shuō),，光學(xué)成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物整體成像和在體基因表達(dá)成像。例如,，初步研究表明,，熒光介導(dǎo)層析成像可達(dá)到近10cm的測(cè)量深度;基于多光子激發(fā)的顯微成像技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)小鼠體內(nèi)基因表達(dá)的實(shí)時(shí)在體成像。Ultima 2P Plus多光子顯微鏡準(zhǔn)確定位