2020年,，臨研所,、病理科和科研處邀請(qǐng)北京大學(xué)王愛民副教授做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統(tǒng)介紹及其在臨床醫(yī)療診斷”的學(xué)術(shù)報(bào)告,。學(xué)術(shù)報(bào)告由臨研所醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)潘琳老師主持,。王愛民,，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授,，畢業(yè)于北京大學(xué)物理系,，獲學(xué)士,、碩士學(xué)位,，后于英國(guó)巴斯大學(xué)物理系獲博士學(xué)位,。該研究組研發(fā)的微型雙光子顯微鏡，第1次在國(guó)際上獲得了小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)信號(hào),，該成果獲得了2017年度“中國(guó)光學(xué)進(jìn)展”和“中國(guó)科學(xué)進(jìn)展”,，并被NatureMethods評(píng)為2018年度“年度方法--無限制行為動(dòng)物成像”。目前,，該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術(shù)在臨床診斷中的應(yīng)用,，為未來即時(shí)病理、離體組織檢測(cè),、術(shù)中診斷等提供新的影像手段和分析方法,。雙光子顯微鏡的原理是什么？美國(guó)ultimainvestigator雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么

臨研所,、病理科和科研處邀請(qǐng)北京大學(xué)王愛民副教授在2020年12月22日做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統(tǒng)介紹及其在臨床醫(yī)療診斷”的學(xué)術(shù)報(bào)告,。學(xué)術(shù)報(bào)告由臨研所醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)潘琳老師主持,。王愛民，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授,，畢業(yè)于北京大學(xué)物理系,，獲學(xué)士、碩士學(xué)位,，后于英國(guó)巴斯大學(xué)物理系獲博士學(xué)位,。該研究組研發(fā)的微型雙光子顯微鏡,，第1次在國(guó)際上獲得了小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)信號(hào),，該成果獲得了2017年度“中國(guó)光學(xué)進(jìn)展”和“中國(guó)科學(xué)進(jìn)展”，并被NatureMethods評(píng)為2018年度“年度方法--無限制行為動(dòng)物成像”,。目前,，該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術(shù)在臨床診斷中的應(yīng)用，為未來即時(shí)病理,、離體組織檢測(cè),、術(shù)中診斷等提供新型的影像手段和分析方法。美國(guó)ultimainvestigator雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么雙光子顯微鏡有這么多優(yōu)點(diǎn),，那么雙光子顯微鏡有哪些應(yīng)用呢,？

新一代微型化雙光子熒光顯微鏡體積小，重只2.2克,，適于佩戴在小動(dòng)物頭部顱窗上,，實(shí)時(shí)記錄數(shù)十個(gè)神經(jīng)元、上千個(gè)神經(jīng)突觸的動(dòng)態(tài)信號(hào),。在大型動(dòng)物上,，還可望實(shí)現(xiàn)多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長(zhǎng)時(shí)程觀測(cè),。相比單光子激發(fā),，雙光子激發(fā)具有良好的光學(xué)斷層、更深的生物組織穿透等優(yōu)勢(shì),，其橫向分辨率達(dá)到0.65μm,，成像質(zhì)量與商品化大型臺(tái)式雙光子熒光顯微鏡可相媲美，遠(yuǎn)優(yōu)于目前領(lǐng)域內(nèi)主導(dǎo)的,、美國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃重要團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的微型化寬場(chǎng)顯微鏡,。采用雙軸對(duì)稱高速微機(jī)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)鏡掃描技術(shù)，成像幀頻已達(dá)40Hz（256*256像素）,，同時(shí)具備多區(qū)域隨機(jī)掃描和每秒1萬線的線掃描能力,。此外，采用自主設(shè)計(jì)可傳導(dǎo)920nm飛秒激光的光子晶體光纖,，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微型雙光子顯微鏡對(duì)腦科學(xué)領(lǐng)域較廣泛應(yīng)用的指示神經(jīng)元活動(dòng)的熒光探針（如GCaMP6）的有效利用,。同時(shí)采用柔性光纖束進(jìn)行熒光信號(hào)的接收,，解決了動(dòng)物的活動(dòng)和行為由于熒光傳輸光纜拖拽而受到干擾的難題。未來,，與光遺傳學(xué)技術(shù)的結(jié)合,，可望在結(jié)構(gòu)與功能成像的同時(shí)，精細(xì)地操控神經(jīng)元和神經(jīng)回路的活動(dòng),。

基因編碼的熒光探針可用于在突觸和細(xì)胞分辨率下監(jiān)測(cè)體內(nèi)神經(jīng)元信號(hào),，這是揭示動(dòng)物神經(jīng)活動(dòng)復(fù)雜機(jī)制的關(guān)鍵。雙光子顯微鏡(2PM)可以對(duì)鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器進(jìn)行亞細(xì)胞分辨率的成像,，從而測(cè)量不透明腦深部的活動(dòng),。成像膜的電壓變化可以直接反映神經(jīng)元的活動(dòng)，但神經(jīng)元活動(dòng)的速度對(duì)于常規(guī)的2PM來說太快了,。目前,，電壓成像主要由寬視場(chǎng)顯微鏡實(shí)現(xiàn)，但其空間分辨率較差,，且只能在淺深度成像,。因此，為了以高空間分辨率成像不透明腦中膜電壓的變化,，需要將成像速率提高2PM,。面向模塊輸出端的子脈沖序列可視為從虛擬光源陣列發(fā)出的光，這些子脈沖在中繼到顯微鏡物鏡后形成空間分離和時(shí)間延遲的聚焦陣列,。然后,，該模塊被集成到一個(gè)帶有高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)雙光子熒光顯微鏡中，如圖2所示,。光源是重復(fù)頻率為1MHz的920nm激光器,。FACED模塊可以產(chǎn)生80個(gè)脈沖焦點(diǎn)，脈沖時(shí)間間隔為2ns,。這些焦點(diǎn)是虛擬源的圖像,。虛光源越遠(yuǎn)，物鏡處的光束尺寸越大,，焦點(diǎn)越小,。光束可以沿Y軸比沿X軸更好地填充物鏡，從而在X軸上產(chǎn)生0.82m和0.35m的橫向分辨率,。雙光子顯微鏡在生物醫(yī)學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用,，可以觀察細(xì)胞內(nèi)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)分布,、細(xì)胞活動(dòng)等,。

與普通顯微鏡相比，電子顯微鏡可以在更小的尺度上觀察事物，冷凍電子顯微鏡可以觀察活性生物大分子,。雙光子顯微鏡有什么優(yōu)勢(shì),？它能做普通光學(xué)顯微鏡做不到的事情嗎？原來雙光子顯微鏡可以準(zhǔn)確穿透厚標(biāo)本進(jìn)行定點(diǎn)和***觀察,！因?yàn)殡姶挪ǖ牟ㄩL(zhǎng)越短,，粒子越強(qiáng)，散射的影響越大,。雙光子顯微鏡將激發(fā)光源改為長(zhǎng)波長(zhǎng)激光,，增加了激光的穿透力，同時(shí)降低了對(duì)細(xì)胞的毒性,。此外,，由于雙光子激發(fā)效應(yīng)只能發(fā)生在物鏡的焦點(diǎn)處，因此掃描精度極高,，還可以提高激發(fā)光效率,，減少掃描點(diǎn)以外的熒光物質(zhì)的消耗,。雙光子顯微鏡不需要共聚焦細(xì)孔,，提高了熒光檢測(cè)效率。進(jìn)口激光雙光子顯微鏡熒光探測(cè)

成像平臺(tái)倒置雙光子顯微鏡啟用顯微鏡自帶調(diào)焦設(shè)備,。美國(guó)ultimainvestigator雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么

隨著技術(shù)的發(fā)展,，雙光子顯微鏡的性能不斷優(yōu)化。結(jié)合其特點(diǎn),，大致可以分為兩個(gè)方面:深入和主動(dòng)改進(jìn),。為了使激發(fā)激光進(jìn)入更深的層次，可以從器件優(yōu)化和標(biāo)本改造兩個(gè)方面入手,。關(guān)于器件的優(yōu)化,，我們可以把激光束做得更細(xì)，集中能量,，讓激光穿透得更深,。對(duì)于樣品，物質(zhì)的吸收和散射是影響光傳播的主要因素,。為了解決這個(gè)問題,，我們需要將樣本透明化。一種方法是用某種物質(zhì)浸泡標(biāo)本,，使其中的物質(zhì)(主要是脂質(zhì))被破壞或溶解,。另一種方法是通過電泳電解脂類，從而提高標(biāo)本的“透明度”,。美國(guó)ultimainvestigator雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么