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激光雙光子顯微鏡應用是什么

來源: 發(fā)布時間:2021-02-12

雙光子技術(shù)在醫(yī)療診斷應用中具有巨大的潛力,該領(lǐng)域還未形成標準和體系,需要系統(tǒng)的醫(yī)學研究與龐大的醫(yī)療數(shù)據(jù)加以支撐,通過研究人體基于多光子成像技術(shù),進行細胞結(jié)構(gòu)、生化成分、微環(huán)境、組織形態(tài)、代謝功能的影響信息,找到與疾病的細胞學、分子生物學、組織病理學、診斷和特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系,共同探究生理病理基礎(chǔ)和分子細胞生物學機制,篩選鑒定、皮膚病、自身免疫病及其他疑難疾病的診斷及鑒別診斷依據(jù),建立全新的多光子細胞診斷的完整數(shù)據(jù)庫,定義出針對不同疾病的多光子臨床檢測設(shè)備的產(chǎn)品標準。討論環(huán)節(jié),來自病理科、呼吸中心、心臟科、神經(jīng)科、皮膚科及研究所的多位醫(yī)師及研究人員紛紛結(jié)合各自的工作領(lǐng)域與王愛民副教授展開了熱烈的討論,其中毛發(fā)中心楊頂權(quán)主任計劃再次邀請王愛民副教授進行學術(shù)交流。通過本次學術(shù)交流,病理科與研究所分別與王愛民副教授課題組達成了初步合作意向。用雙光子顯微鏡看看你的皮膚有沒有重煥新生;激光雙光子顯微鏡應用是什么

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像差問題一直困擾著光學領(lǐng)域的工作者。像差會使光波前發(fā)生形變,不僅降低成像的信噪比和分辨率,使得很多時候我們只能“霧里看花”,更甚者,產(chǎn)生贗像,或無法獲得有意義的圖像。像差問題對雙光子成像的影響尤為嚴重,因為在那里,熒光信號對入射光強度的依賴是平方關(guān)系,一旦入射光波前形變,不僅聚焦強度大幅下降,成像分辨率也急劇惡化。因此,如何解決像差問題,實現(xiàn),例如小鼠大腦皮層,深層區(qū)域的高質(zhì)量成像成為光學成像發(fā)展中相當有挑戰(zhàn)性的問題之一。bruker雙光子顯微鏡光毒性雙光子顯微鏡有哪些分類呢?

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首先我們來簡單介紹一下激光掃描共聚焦和雙光子這兩種當紅的顯微成像技術(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)樣品的熒光信號并對其放大成像。在激光掃描共聚焦顯微鏡中,樣品焦平面上每一時刻只有一個點被激發(fā)光照射,縱然焦平面外也有激發(fā)光照射,但通過探測器前的(pinhole),有焦平面上的熒光信號能被探測器接收。也就是說,每個時刻,只有焦平面上一個點的信號被探測。通過點掃描的方式,一個個點的信號就可以組合出終的圖像。雙光子顯微鏡(包括多光子顯微鏡)同樣采用點掃描的方式得到圖像。不同的是,其采用的激發(fā)光波長較長,只有當兩個(或更多)激發(fā)光光子幾乎同時轟擊熒光探針的時候才可能激發(fā)出熒光信號。所以只有在光子密度特別大的焦點,出才會激發(fā)出熒光。也就是說,雙光子顯微鏡中,同樣每個時刻只有焦平面上一個點的信號被探測,并且連焦平面外的熒光信號也不會有。

在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收兩個長波長的光子,然后發(fā)射出一個波長較短的光子,其效果和使用一個波長為長波長一半的光子去激發(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,在波長為350 nm光的激發(fā)下發(fā)出450 nm熒光;而在雙光子激發(fā)時,可采用700 nm的激發(fā)光得到450 nm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的不利影響。雙光子顯微鏡已成為較厚有生命體生物組織三維成像中不可或缺的工具。

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2020年,臨研所、病理科和科研處邀請北京大學王愛民副教授做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統(tǒng)介紹及其在臨床醫(yī)療診斷”的學術(shù)報告。學術(shù)報告由臨研所醫(yī)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(shù)學院副教授,畢業(yè)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(fā)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(jīng)元和神經(jīng)突觸清晰穩(wěn)定的動態(tài)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NatureMethods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(shù)在臨床診斷中的應用,為未來即時病理、離體組織檢測、術(shù)中診斷等提供新的影像手段和分析方法。如果已經(jīng)有了飛秒光,就可以幾套雙光子顯微鏡共享一臺,只需分光即可。ultima雙光子顯微鏡作用

雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。激光雙光子顯微鏡應用是什么

目前,世界各國的腦科學研究如火如荼,中國的腦計劃也即將啟動。其中,關(guān)于全景式解析腦連接圖譜和功能動態(tài)圖譜的研究成為重點研究方向,而如何打破尺度壁壘,融合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動與大腦整體的信息處理和個體行為信息,是領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。2021年1月6日,由北京大學分子醫(yī)學研究所牽頭,聯(lián)合北大信息科學技術(shù)學院電子學系、工學院以及中國人民******醫(yī)學科學院等組成的跨學科團隊,在NatureMethods在線發(fā)表題為“Miniaturetwo-photonmicroscopyforenlargedfield-of-view,multi-plane,andlong-termbrainimaging”的文章。文中報道了第二代微型化雙光子熒光顯微鏡FHIRM-TPM2.0,其成像視野是該團隊于2017年發(fā)布的低1代微型化顯微鏡的7.8倍,同時具備三維成像能力,獲取了小鼠在自由運動行為中大腦三維區(qū)域內(nèi)上千個神經(jīng)元清晰穩(wěn)定的動態(tài)功能圖像,并且實現(xiàn)了針對同一批神經(jīng)元長達一個月的追蹤記錄。激光雙光子顯微鏡應用是什么