從雙光子的原理和特點(diǎn)我們就可以明顯的得出雙光子的優(yōu)點(diǎn)：☆穿透能力強(qiáng)：相對(duì)于紫外光,，可見光和近紅外光都具有更強(qiáng)的穿透能力,，因而受生物組織散射的影響更小,，解決對(duì)生物組織中深層物質(zhì)的層析成像研究問(wèn)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(qū)域內(nèi)可以激發(fā)出熒光,，雙光子吸收局限于焦點(diǎn)處的體積約為波長(zhǎng)3次方的范圍內(nèi),；☆漂白區(qū)域?。河捎诩ぐl(fā)只存在于交點(diǎn)處，所以焦點(diǎn)以外的區(qū)域都不會(huì)發(fā)生光漂白現(xiàn)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(xué)濾波器（共焦），這樣就提高了對(duì)熒光的收集率,，而收集率的提高直接導(dǎo)致圖像對(duì)比度的提高,。在深度組織中以較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)細(xì)胞成像，雙光子顯微鏡是當(dāng)前之選,。國(guó)內(nèi)ultimainvestigator雙光子顯微鏡光子躍遷

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(guò)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(guò)熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來(lái),，以反映神經(jīng)元活性,。該方法可以同時(shí)去觀察多個(gè)功能或位置相關(guān)的腦細(xì)胞。國(guó)內(nèi)熒光雙光子顯微鏡分辨率雙光子顯微鏡廠家就找滔博生物,。

雙光子的來(lái)源:飛秒激光的雙光子吸收理論早在1931年就由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者M(jìn)ariaGoeppertMayer提出,，并在30年后因?yàn)榧す舛玫綄?shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，但WinfriedDenk用了近30年才發(fā)明了雙光子顯微鏡。要理解雙光子的技術(shù)挑戰(zhàn)和飛秒激光發(fā)揮的重要作用,，首先要理解非線性過(guò)程,。雙光子吸收相當(dāng)于和頻產(chǎn)生的非線性過(guò)程，需要極高的電場(chǎng)強(qiáng)度,，電場(chǎng)取決于聚焦光斑的大小和激光脈沖寬度,。聚焦光斑越小，脈沖寬度越窄,，雙光子吸收效率越高,。對(duì)于衍射極限顯微鏡，聚焦在樣品上的光斑大小只與物鏡NA和激光波長(zhǎng)有關(guān),，所以關(guān)鍵變量只有激光脈沖寬度?；谝陨戏治?，能夠輸出高重復(fù)率(100MHz)的超短脈沖(100fs量級(jí))的飛秒激光已經(jīng)成為雙光子顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)激發(fā)光源。這再次顯示了雙光子顯微鏡的優(yōu)勢(shì):雙光子吸收只能在焦平面形成,，而在焦平面之外,，由于光強(qiáng)較低，無(wú)法激發(fā),，所以雙光子成像更清晰,。

微型化雙光子熒光顯微成像改變了在自由活動(dòng)動(dòng)物中觀察細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方式，可用于在動(dòng)物覓食,、哺乳,、跳臺(tái)、打斗,、嬉戲,、睡眠等自然行為條件下，長(zhǎng)時(shí)程觀察神經(jīng)突觸,、神經(jīng)元,、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程連接的腦區(qū)等多尺度,、多層次動(dòng)態(tài)變化,。該成果在2016年底美國(guó)神經(jīng)科學(xué)年會(huì)、2017年5月冷泉港亞洲腦科學(xué)專題會(huì)議上報(bào)告后,，得到包括多位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外神經(jīng)科學(xué)家的高度贊譽(yù),。冷泉港亞洲腦科學(xué)專題會(huì)議、美國(guó)明顯神經(jīng)科學(xué)家加州大學(xué)洛杉磯分校的AlcinoJSilva教授在評(píng)述中寫道,，“從任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,，這款顯微鏡都了一項(xiàng)重大技術(shù)發(fā)明,，必將改變我們?cè)谧杂苫顒?dòng)動(dòng)物中觀察細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方式。它所開啟的大門,，甚至超越了神經(jīng)元和樹突成像,。系統(tǒng)神經(jīng)生物學(xué)正在進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，即通過(guò)對(duì)細(xì)胞群體中可辨識(shí)的細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜生物學(xué)事件進(jìn)行成像觀測(cè),。雙光子顯微鏡明日之星--FemtoFiber ultra 920 ,。

使用雙光子顯微鏡可以以亞細(xì)胞分辨率對(duì)鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器成像，從而測(cè)量不透明大腦深處的活動(dòng),；成像膜電壓變化能直接反映神經(jīng)元活動(dòng),，但神經(jīng)元活動(dòng)的速度對(duì)于常規(guī)的2PM來(lái)說(shuō)太快。目前電壓成像主要通過(guò)寬場(chǎng)顯微鏡實(shí)現(xiàn),，但它的空間分辨率較差并且只是于淺層深度,。因此要在不透明的大腦中以高空間分辨率對(duì)膜電壓變化進(jìn)行成像，需要較提高2PM的成像速率,。FACED模塊輸出處的子脈沖序列可以看作從虛擬光源陣列發(fā)出的光,，這些子脈沖在中繼到顯微鏡物鏡后形成了一個(gè)空間上分離且時(shí)間延遲的焦點(diǎn)陣列。然后將該模塊并入具有高速數(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,。光源是具有1MHz重復(fù)頻率的920nm的激光器，通過(guò)FACED模塊可產(chǎn)生80個(gè)脈沖焦點(diǎn),，其脈沖時(shí)間間隔為2ns,。這些焦點(diǎn)是虛擬源的圖像，虛擬源越遠(yuǎn),，物鏡處的光束尺寸越大,，焦點(diǎn)越小。光束沿y軸比x軸能更好地充滿物鏡,，從而導(dǎo)致x軸的橫向分辨率為0.82μm,，y軸的橫向分辨率為0.35μm。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),。國(guó)內(nèi)bruker雙光子顯微鏡成像視野是多少

雙光子顯微鏡的基本原理是：在高光子密度的情況下,，熒光分子可以同時(shí)吸收 2 個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子。國(guó)內(nèi)ultimainvestigator雙光子顯微鏡光子躍遷

首先我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下激光掃描共聚焦和雙光子這兩種當(dāng)紅的顯微成像技術(shù),。激光掃描共聚焦顯微技術(shù),，是熒光顯微成像的一種，用于激發(fā)樣品的熒光信號(hào)并對(duì)其放大成像,。在激光掃描共聚焦顯微鏡中,，樣品焦平面上每一時(shí)刻只有一個(gè)點(diǎn)被激發(fā)光照射,，縱然焦平面外也有激發(fā)光照射，但通過(guò)探測(cè)器前的（pinhole）,，有焦平面上的熒光信號(hào)能被探測(cè)器接收,。也就是說(shuō)，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),。通過(guò)點(diǎn)掃描的方式，一個(gè)個(gè)點(diǎn)的信號(hào)就可以組合出終的圖像,。雙光子顯微鏡（包括多光子顯微鏡）同樣采用點(diǎn)掃描的方式得到圖像,。不同的是，其采用的激發(fā)光波長(zhǎng)較長(zhǎng),，只有當(dāng)兩個(gè)（或更多）激發(fā)光光子幾乎同時(shí)轟擊熒光探針的時(shí)候才可能激發(fā)出熒光信號(hào),。所以只有在光子密度特別大的焦點(diǎn)，出才會(huì)激發(fā)出熒光,。也就是說(shuō),，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,。國(guó)內(nèi)ultimainvestigator雙光子顯微鏡光子躍遷