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來源: 發布時間:2021-12-24

臨研所、病理科和科研處邀請北京大學王愛民副教授在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介紹及其在臨床醫療診斷”的學術報告。學術報告由臨研所醫學實驗研究平臺潘琳老師主持。王愛民,北京大學信息科學技術學院副教授,畢業于北京大學物理系,獲學士、碩士學位,后于英國巴斯大學物理系獲博士學位。該研究組研發的微型雙光子顯微鏡,第1次在國際上獲得了小鼠大腦神經元和神經突觸清晰穩定的動態信號,該成果獲得了2017年度“中國光學進展”和“中國科學進展”,并被Nature Methods評為2018年度“年度方法--無限制行為動物成像”。目前,該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術在臨床診斷中的應用,為未來即時病理、離體組織檢測、術中診斷等提供新的影像手段和分析方法。雙光子顯微鏡型號有哪些?進口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡熒光壽命計數

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對生物樣品的三維觀測是了解細胞功能的重要方法之一。目前已有的三維熒光成像技術包括光片顯微成像技術、晶格光照明技術以及激光掃描顯微成像技術(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盤可以進行多焦點的激光掃描,提高時間分辨率,而且有利于減少活細胞成像中的光損傷。本篇文獻主要實現了可見光雙光子激發及多焦點激光掃描的結合,終提高了3D延時掃描中的空間分辨率及成像對比度,同時這也是可見光雙光子激發(v2PE)在超高分辨率顯微鏡中的應用。熒光雙光子顯微鏡分辨率用雙光子顯微鏡看看你的皮膚有沒有重煥新生;

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為了驗證動物生物樣品的時間分辨成像能力,本實驗觀察了活海拉細胞高爾基體中的青色熒光蛋白mTFP1,見圖3(a),(c)-(i)。使用的物鏡及尺寸與熒光顆粒成像一致,對比可見v2PE在空間分辨率、激發深度級圖像對比度較常規寬場顯微鏡都有所提高。此外,v2PE可以同時激發多個波長的熒光蛋白,這種技術還可以應用于細胞內分子的三維動力學多色成像。在此基礎上,實驗對海拉細胞中的高爾基體(mTFP1)和纖顫蛋白(EGFP)進行了在體成像,見圖3(j)-(n),青色為mTFP1,綠色為EGFP,實驗中兩種熒光蛋白同時成像,終采用光譜分離法將不同蛋白的熒光信號分離出來。

雙光子吸收理論早在1931年就由諾獎得主提出,30年后因為有了激光才得到實驗驗證,但是到WinfriedDenk發明雙光子顯微鏡又用了將近30年。要理解雙光子的技術挑戰和飛秒激光發揮的重要作用,首先要了解其中的非線性過程。雙光子吸收相當于和頻產生非線性過程,這要求極高的電場強度,而電場取決于聚焦光斑大小和激光脈寬。聚焦光斑越小,脈寬越窄,雙光子吸收效率越高。對于衍射極限顯微鏡,聚焦在樣品上的光斑大小只和物鏡NA和激光波長有關,所以關鍵變量只剩下激光脈寬。基于以上分析,能夠以高重頻(100MHz)輸出超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光器成了雙光子顯微鏡的標準激發光源。這也再次說明雙光子顯微鏡的優勢:只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強低無法被激發,所以雙光子成像更清晰。WinfriedDenk初使用的光源是染料飛秒激光器(100fs脈寬、630nm可見光波長)。雖然染料激光器對于實驗室演示尚可,但是使用很不方便所以遠未實現商用。很快雙光子顯微鏡的標配光源就變成了飛秒鈦寶石激光器。除了固態光源優勢,鈦寶石激光器還具有較寬的近紅外波長調諧范圍,而近紅外相比可見光穿透更深,對生物樣品損傷更小。雙光子顯微鏡放大倍數是多少?

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激光共聚掃描顯微鏡脫離了傳統光學顯微鏡的場光源和局部平面成像模式,采用激光束作光源,激光束經照明,經由分光鏡反射至物鏡,并聚焦于樣品上,對標本焦平面上每一點進行掃描。組織樣品中的熒光物質受到刺激后發出的熒光經原來入射光路直接反向回到分光鏡,通過探測時先聚焦,然后被光探頭收集,轉化為信號輸送到計算機進行處理。這個裝置能讓通過探測的只有焦平面上發出的熒光,使成像更為清晰準確,同時通過改變物鏡的焦距,能對不同焦平面進行掃描,通過計算機繪出普通顯微鏡無法觀測的三維圖像。而配合了雙光子激發技術,激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發揮功效。那么,什么是雙光子激發技術呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子使電子躍遷到較高能級,經過一個很短的時間后,電子再躍遷回低能級同時放出一個波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個原理,便誕生了雙光子激發技術。雙光子顯微鏡大量運營在實驗室當中。國外2PPLUS雙光子顯微鏡熒光壽命計數

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雙光子之源:飛秒激光:雙光子吸收理論早在1931年就由諾獎得主MariaGoeppertMayer提出,30年后因為有了激光才得到實驗驗證,但是到WinfriedDenk發明雙光子顯微鏡又用了將近30年。要理解雙光子的技術挑戰和飛秒激光發揮的重要作用,首先要了解其中的非線性過程。雙光子吸收相當于和頻產生非線性過程,這要求極高的電場強度,而電場取決于聚焦光斑大小和激光脈寬。聚焦光斑越小,脈寬越窄,雙光子吸收效率越高。對于衍射極限顯微鏡,聚焦在樣品上的光斑大小只和物鏡NA和激光波長有關,所以關鍵變量只剩下激光脈寬。基于以上分析,能夠以高重頻(100MHz)輸出超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光器成了雙光子顯微鏡的標準激發光源。這也再次說明雙光子顯微鏡的優勢:只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強低無法被激發,所以雙光子成像更清晰。WinfriedDenk初使用的光源是染料飛秒激光器(100fs脈寬、630nm可見光波長)。雖然染料激光器對于實驗室演示尚可,但是使用很不方便所以遠未實現商用。很快雙光子顯微鏡的標配光源就變成了飛秒鈦寶石激光器。除了固態光源優勢,鈦寶石激光器還具有較寬的近紅外波長調諧范圍,而近紅外相比可見光穿透更深,對生物樣品損傷更小。進口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡熒光壽命計數

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