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激光熒光雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-08-12

在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收兩個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子,然后發(fā)射出一個(gè)波長(zhǎng)較短的光子,其效果和使用一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),在單光子激發(fā)時(shí),在波長(zhǎng)為350nm光的激發(fā)下發(fā)出450nm熒光;而在雙光子激發(fā)時(shí),可采用700nm的激發(fā)光得到450nm熒光。由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,為了不損傷細(xì)胞,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發(fā)出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,從而可以減少光漂白和光毒性帶來(lái)的不利影響。優(yōu)勢(shì)來(lái)源于其雙光子光源的非線性光學(xué)效應(yīng)。激光熒光雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么

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在傳統(tǒng)寬場(chǎng)顯微鏡中,來(lái)自標(biāo)本不同縱深的光線都可投射到同一焦平面(感光元件)上,所以其成像是整個(gè)樣品的重疊像,沒有縱向分辨能力。單光子激光共聚焦顯微鏡用針空有效濾除了雜散光,分辨率有了本質(zhì)上的提高,擁有了對(duì)樣品的特定焦平面精細(xì)成像的能力,可以進(jìn)行三維成像、動(dòng)態(tài)成像等。然而,針空在濾除雜散光的同時(shí)也將大部分來(lái)自焦平面的熒光濾除了,只有很弱的熒光到達(dá)檢測(cè)器。若要提高信號(hào)強(qiáng)度,需要加大激發(fā)光功率,這又會(huì)導(dǎo)致對(duì)活細(xì)胞的光毒性和熒光分子的光漂白增加。雙光子顯微鏡蕞大的優(yōu)勢(shì)來(lái)源于其雙光子光源的非線性光學(xué)效應(yīng),與單光子共聚焦顯微鏡蕞大的不同在于無(wú)須使用針空限制光學(xué)散射,其具體優(yōu)勢(shì)如下所述。激光熒光雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么雙光子顯微鏡型號(hào)有哪些?

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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)域小:由于激發(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。

利用鈣成像技術(shù)記錄大腦活動(dòng),隨著功能光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)學(xué)家們已經(jīng)可以研究腦區(qū)和神經(jīng)元內(nèi)部的工作情況。功能鈣成像技術(shù)就是其中之一,其主要原理是將外源性熒光信號(hào)和生理現(xiàn)象耦合起來(lái)——通過熒光染料信號(hào)的改變反映細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子濃度,以此細(xì)胞的功能狀態(tài)。目前它被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一群相關(guān)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化,從而判斷其功能活動(dòng)。該技術(shù)的出現(xiàn)使得科學(xué)家可以親眼目睹神經(jīng)信號(hào)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中時(shí)間和空間上的傳遞穿梭。雙光子顯微鏡使用方法是什么?

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后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用碘化丙啶(PI)來(lái)指示細(xì)胞在7、8、9和10分鐘的延時(shí)觀察后的損傷情況,來(lái)驗(yàn)證該光學(xué)系統(tǒng)對(duì)活細(xì)胞長(zhǎng)期觀察的適用性。在觀察期間,88個(gè)焦點(diǎn)以100毫秒的曝光時(shí)間,曝光間隔1s照射樣品,激發(fā)強(qiáng)度為3.21×104W/cm2,激發(fā)波長(zhǎng)為525nm,使用前文提到的60×物鏡及1.0AU孔徑,圖5(a)-(d)為引入PI的成像圖,(e)-(h)為相應(yīng)的相應(yīng)襯度圖。改變激發(fā)條件為每照射500ms間隔5s,得到相應(yīng)的(i)-(p)。由圖像可知,延時(shí)觀察小于8分鐘的情況下不造成可見細(xì)胞損傷,對(duì)于實(shí)際3D延時(shí)成像,由于焦平面是移動(dòng)的,所以預(yù)期細(xì)胞存活時(shí)間會(huì)更長(zhǎng),可見這是一種在3D在體延時(shí)成像中具有很大優(yōu)勢(shì)的成像方案。雙光子顯微鏡為什么穿透能力強(qiáng)?國(guó)外ultimainvestigator雙光子顯微鏡供應(yīng)商

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配合了雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?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)的光子使電子躍遷到較高能級(jí),經(jīng)過一個(gè)很短的時(shí)間后,電子再躍遷回低能級(jí)同時(shí)放出一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子(P=h/λ)。利用這個(gè)原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術(shù)。雙光子顯微鏡使用長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖激光,通過物鏡匯聚,由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,而物鏡焦點(diǎn)處的光子密度是比較高的,所以只有在焦點(diǎn)處才能發(fā)生雙光子激發(fā),產(chǎn)生熒光,該點(diǎn)產(chǎn)生的熒光再穿過物鏡,被光探頭接收,從而達(dá)到逐點(diǎn)掃描的效果。激光熒光雙光子顯微鏡應(yīng)用是什么