双光子显微镜是一种先进的成像技术,可以在保持细胞活性的情况下,对深层组织进行高分辨率成像。它主要用于生物学、医学和材料科学等领域的研究。双光子显微镜的重心技术是基于双光子激发的荧光成像。当激光通过样品时,它会吸收特定波长的光子,然后发出荧光。双光子显微镜使用两个连续的光子同时激发样品,这样可以在保持样品完整性的同时,获得高质量的图像。双光子显微镜具有以下优点:1.高分辨率:由于双光子激发的特性,它可以获得比传统显微镜更高的分辨率。2.深层成像:由于激光的穿透深度限制,传统的光学显微镜无法对深层组织进行成像。而双光子显微镜可以解决这个问题,因为它可以激发样品的深层荧光。3.活细胞成像:双光子显微镜可以在保持细胞活性的情况下进行成像,这对于研究细胞生理学和生物化学过程非常有用。4.多模式成像:双光子显微镜可以结合多种技术,如光谱成像、钙离子成像和神经活动成像等,以提供更丰富的生物样品信息。总之,双光子显微镜是一种强大的研究工具,可以对深层组织和活细胞进行无损成像。这使得它在生物学、医学和材料科学等领域的研究中具有广泛的应用。双光子显微镜大量运营在实验室当中;国内ultima2PPLUS双光子显微镜光刺激
双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。双光子激发的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收2个长波长的光子,在经过一个很短激发态后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。因其光损伤小、使得观察荧光细胞成为可能。中国医学科学院医学实验动物研究所-双光子显微镜成像平台借助于双光子显微镜成像技术及不同转基因小鼠开展对多种脏器的成像研究。以小鼠颅内成像为优势,可观察小鼠颅内神经细胞、小胶质细胞/巨噬细胞、周细胞、血管、转移瘤细胞、胶质瘤细胞等的变化情况,在**学、神经生物学、发育生物学、神经退行性疾病等领域具有广泛应用。小鼠其它组织脏器,如脾、颅骨、股骨、胸骨等也可借助本平台进行成像研究。国外ultima2PPLUS双光子显微镜的原理双光子显微镜放大倍数是多少?
系统示意图如图1所示,红外激光束从蓝宝石激光器出射后,由一个光学参量振荡器(OPO)转化到可见光波段,产生的可见光脉冲宽度为200fs,重复频率80MHz,波长在490-750nm范围内可调谐。光束通过透镜及平面镜中继到包含微透镜阵列盘和阵列盘的共聚焦扫描单元中,形成用于荧光激发的多焦点光束。多焦点光束通过一个硅油浸润的物镜成像到样品上,激发荧光信号。荧光信号由同一个物镜收集并传输到阵列圆盘,产生共焦效应,隔离来自焦平面外的杂散光。
2020年12月22日,临研所、病理科和科研处邀请北京大学王爱民副教授做了题目为“新一代微型双光子显微成像系统介绍及其在临床医疗诊断”的学术报告。学术报告由临研所医学实验研究平台潘琳老师主持。王爱民,北京大学信息科学技术学院副教授,毕业于北京大学物理系,获学士、硕士学位,后于英国巴斯大学物理系获博士学位。该研究组研发的微型双光子显微镜,第1次在国际上获得了小鼠大脑神经元和神经突触清晰稳定的动态信号,该成果获得了2017年度“中国光学进展”和“中国科学进展”,并被NatureMethods评为2018年度“年度方法--无限制行为动物成像”。目前,该研究组正在研究新一代双光子显微成像技术在临床诊断中的应用,为未来即时病理、离体组织检测、术中诊断等提供新的影像手段和分析方法。双光子显微镜能够进行指标成像;
TOPTICAFemtoFiberultra920超快光纤激光器是一种易于操作和免维护的激光系统其输出波长为920nm,非常适合常规荧光基团(如GFP、eGFP、曙红、GCaMP、CFP、钙黄绿素或金星)的双光子激发。它可以为荧光基团提供相对较高的峰值功率,常用于神经科学和其他与激光相关的光子学。此外,其独特的设计(简单和经济的光源)具有创新双光子荧光显微镜发展的潜力。在双光子显微镜中,峰值功率就是亮度!如果你想获得更好的图像亮度,那么你需要短脉冲,高功率,更重要的是,干净的时间脉冲形状。FemtoFiberultra920具有足够高的输出功率、短脉冲、独特的Clean-Pulse技术和相对较高的峰值功率,这使得在双光子显微镜中实现****亮度而无需对样品进行不必要的加热成为可能。FemtoFiberultra920全包式、完全集成的色散补偿(可确保样品处的短脉冲)、内置电源控制、直观的操作及其坚固紧凑的设计使系统具有非常友好的用户体验,是非线性显微镜应用的良好解决方案。例如,荧光蛋白的双光子激发和基于SHG的对比机制优势来源于其双光子光源的非线性光学效应。国内ultima2PPLUS双光子显微镜光刺激
双光子显微镜在多个领域研究中已有许多成功实例。国内ultima2PPLUS双光子显微镜光刺激
双光子之源:飞秒激光:双光子吸收理论早在1931年就由诺奖得主MariaGoeppertMayer提出,30年后因为有了激光才得到实验验证,但是到WinfriedDenk发明双光子显微镜又用了将近30年。要理解双光子的技术挑战和飞秒激光发挥的重要作用,首先要了解其中的非线性过程。双光子吸收相当于和频产生非线性过程,这要求极高的电场强度,而电场取决于聚焦光斑大小和激光脉宽。聚焦光斑越小,脉宽越窄,双光子吸收效率越高。对于衍射极限显微镜,聚焦在样品上的光斑大小只和物镜NA和激光波长有关,所以关键变量只剩下激光脉宽。基于以上分析,能够以高重频(100MHz)输出超短脉冲(100fs量级)的飞秒激光器成了双光子显微镜的标准激发光源。这也再次说明双光子显微镜的优势:只有焦平面处才能形成双光子吸收,而焦平面之外由于光强低无法被激发,所以双光子成像更清晰。WinfriedDenk初使用的光源是染料飞秒激光器(100fs脉宽、630nm可见光波长)。虽然染料激光器对于实验室演示尚可,但是使用很不方便所以远未实现商用。很快双光子显微镜的标配光源就变成了飞秒钛宝石激光器。除了固态光源优势,钛宝石激光器还具有较宽的近红外波长调谐范围,而近红外相比可见光穿透更深,对生物样品损伤更小。国内ultima2PPLUS双光子显微镜光刺激