使用MPM對神經(jīng)元進(jìn)行成像時,通過隨機(jī)訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進(jìn)行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經(jīng)元,這樣不僅避免掃描到任何未標(biāo)記的神經(jīng)纖維,還可以優(yōu)化激光束的掃描時間。隨機(jī)訪問掃描可以通過聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)來實現(xiàn),其原理是將具有一個射頻信號的壓電傳感器粘在合適的晶體上,所產(chǎn)生的聲波引起周期性的折射率光柵,激光束通過光柵時發(fā)生衍射。通過射頻電信號調(diào)控聲波的強(qiáng)度和頻率從而可以改變衍射光的強(qiáng)度和方向,這樣使用1個AOD就可以實現(xiàn)一維橫向的任意點掃描,利用1對AOD,結(jié)合其他軸向掃描技術(shù)可實現(xiàn)3D的隨機(jī)訪問掃描。但是該技術(shù)對樣本的運(yùn)動很敏感,易出現(xiàn)運(yùn)動偽影。目前,快速光柵掃描即在FOV中進(jìn)行逐行掃描,由于利用算法可以輕松解決運(yùn)動偽影而被普遍的使用。光子顯微成像技術(shù)不是什么新技術(shù),早在20多年前就有了,目前已經(jīng)在生命科學(xué)和材料科學(xué)中廣泛應(yīng)用。美國全自動多光子顯微鏡研究
多束掃描技術(shù)可以同時對神經(jīng)元組織的不同位置進(jìn)行成像該技術(shù):對兩個遠(yuǎn)距離(相距大于1-2 mm)的成像部位,通常使用兩條單獨的路徑進(jìn)行成像;對于相鄰區(qū)域,通常使用單個物鏡的多光束進(jìn)行成像。多光束掃描技術(shù)必須特別注意激發(fā)光束之間的串?dāng)_問題,這個問題可以通過事后光源分離方法或時空復(fù)用方法來解決。事后光源分離方法指的是用算法來分離光束消除串?dāng)_;時空復(fù)用方法指的是同時使用多個激發(fā)光束,每個光束的脈沖在時間上延遲,這樣就可以暫時分離被不同光束激發(fā)的單個熒光信號。引入越多路光束就可以對越多的神經(jīng)元進(jìn)行成像,但是多路光束會導(dǎo)致熒光衰減時間的重疊增加,從而限制了區(qū)分信號源的能力;并且多路復(fù)用對電子設(shè)備的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率來維持近似單光束的信噪比,這會容易導(dǎo)致組織損傷。共聚焦多光子顯微鏡成像深度多光子顯微鏡涉及醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科,生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜,進(jìn)入門檻較高。
對于雙光子(2P)成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個比較大的深度限制因素,而對于三光子(3P)成像這兩個問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團(tuán)的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數(shù)量級的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強(qiáng)度的熒光信號。功能性3P顯微鏡比結(jié)構(gòu)性3P顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時采樣神經(jīng)元活動;需要更高的脈沖能量,以便在每個像素停留時間內(nèi)收集足夠的信號。復(fù)雜的行為通常涉及到大型的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)既具有局部的連接又具有遠(yuǎn)程的連接。要想將神經(jīng)元活動與行為聯(lián)系起來,需要同時監(jiān)控非常龐大且分布普遍的神經(jīng)元的活動,大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會在幾十毫秒內(nèi)處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經(jīng)元動力學(xué),就需要MPM具備對神經(jīng)元進(jìn)行快速成像的能力。快速MPM方法可分為單束掃描技術(shù)和多束掃描技術(shù)。
多光子激發(fā)的特點。激發(fā)波長∶兩個或多個光子同時激發(fā),激發(fā)波長是單光子激發(fā)波長的兩倍或多倍(i.e.紅光能激發(fā)UV探針)。多光子激發(fā)∶依賴于多個光子同時到達(dá)的時間。使用脈沖飛秒激光器(i.e.10-16 seconds),且能提供更高的峰值功率。熒光限制在焦點處,能滿足多個光子同時達(dá)到產(chǎn)生多光子吸收。熒光強(qiáng)度正比于(激光強(qiáng)度)n。為什么使用飛秒激光器?多光子激發(fā)需要超快的激光器,皮秒脈沖不能實現(xiàn)三光子激發(fā)。深度成像需要更高、更窄脈沖輸出功率。多光子激發(fā)光源處于近紅外區(qū),對細(xì)胞毒性和光漂白更小。帶寬足以覆蓋鈦藍(lán)寶石激光器的可調(diào)諧范圍和用于多光子顯微鏡的許多其它激光器的典型中心頻率。
多光子激發(fā)掃描顯微成像系統(tǒng)的不足。只能對熒光成像。如果樣品包括能夠吸收激發(fā)光的色團(tuán),如色素,樣品可能受到熱損傷。分辨率略有降低,雖然可以通過同時利用共焦的小孔得到改善,但是信號會有損耗。受昂貴的超快激光器限制,多光子掃描顯微鏡的成本較高。多光子激發(fā)顯微鏡應(yīng)用舉例。動物和腦片神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、動物腦皮層的成像、胚胎發(fā)育過程的長時間動態(tài)觀測、多光子激發(fā)光解籠、細(xì)胞內(nèi)微區(qū)鈣動力學(xué)、多光子激發(fā)自發(fā)熒光、其它應(yīng)用。全球多光子顯微鏡主要生產(chǎn)地區(qū)分析,包括產(chǎn)量、產(chǎn)值份額等。美國布魯克多光子顯微鏡供應(yīng)商
多光子顯微鏡能提供多種對比度機(jī)制。美國全自動多光子顯微鏡研究
儀器儀表行業(yè)本身是一個加入,產(chǎn)出周期較長的行業(yè),所以作為業(yè)內(nèi)廠家,一方面要尋找中、短期市場熱點,另一方面也要在產(chǎn)品、技術(shù)研發(fā)方面有長遠(yuǎn)的規(guī)劃;目前,nVista,nVoke,3D bioplotte,invivo等產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界前列,實驗分析儀器等中產(chǎn)品的市場占比不斷上升,行業(yè)技術(shù)上總體已達(dá)到的中等國際水平,少數(shù)產(chǎn)品接近或達(dá)到當(dāng)前較高國際水平。生物科技,醫(yī)藥科技領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓,實驗室設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療器械、計算機(jī)、軟件及輔助設(shè)備銷售,計算機(jī)數(shù)據(jù)處理,貨物及技術(shù)進(jìn)出口業(yè)務(wù)。 成像平臺: 1. Inscopix自由活動超微顯微成像系統(tǒng) 2. DiveScope多通道內(nèi)窺鏡系統(tǒng) 3. 雙光子顯微鏡 動物行為學(xué)平臺: 1. PiezoSleep無創(chuàng)睡眠檢測系統(tǒng) 2. 自身給藥、條件恐懼、斯金納、睡眠剝奪、跑步機(jī)、各類經(jīng)典迷宮等 神經(jīng)電生理: 1.NeuroNexus神經(jīng)電極 2.多通道電生理信號采集系統(tǒng) 3.膜片鉗系統(tǒng) 4.AO功能神經(jīng)外科臨床電生理平臺 顯微細(xì)胞: 1. UnipicK單細(xì)胞挑選及顯微切割系統(tǒng) 科研/臨床級3D打印 1. 德國envisionTEC 3D Bioplotter生物打印機(jī) 2. 韓國Invivo醫(yī)療級生物打印機(jī)等。產(chǎn)品普遍運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、科技、環(huán)保、**、文教衛(wèi)生、大家生活等各個領(lǐng)域,在旺盛市場需求的帶動下和我國宏觀調(diào)控政策的引導(dǎo)下,我國儀器儀表行業(yè)的發(fā)展有了長足的進(jìn)步空間?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、020、萬物互聯(lián)網(wǎng)、P2P、分享經(jīng)濟(jì)等熱門詞匯的出現(xiàn),各個行業(yè)制定相應(yīng)的措施來順應(yīng)時代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,以爭取更大的發(fā)展市場。而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)也為儀器儀表行業(yè)參與國際競爭提供了機(jī)會,有利于銷售企業(yè)實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新升級。美國全自動多光子顯微鏡研究