Itrytoexplainwhytwo-photonmicroscopyhasadeeperimagingdepththanone-photonmicroscopy,intheareaofbiomedicalimaging.Manyofthebiomedicalimagingmodalities,nomatterone-photon(confocal)ormulti-photon(two-photon),uselasersaslightsourceandrequirecompatiblefluorescentdyes.Fluorescentdyeshavetheirownexcitationwavelength,andtheycaneitherbeexcitedbyasinglephotonwiththephotonenergyofthatexcitationwavelength(E=hv=h*c/λ);orbytwophotons,arrivingalmostatthesametime,buteachwithapproximatelyhalfoftheenergy,henceofdoublewavelengththanone-photon(0.5E->2λ).Theformeristheprincipleofone-photonmicroscopyandthelatteristheprincipleoftwo-photonmicroscopy.Whenimagingthesamefluorescentdye,sincetwo-photoncoulduseapproximatelydoubledwavelengthcomparedwithsingle-photon,two-photoncanobviouslypenetrateddeeperintothetissueduetolessscattering(longerwavelength,lessscattering).雙光子顯微鏡有哪些應用呢?美國2PPLUS雙光子顯微鏡商家電話
雙光子顯微鏡在各領(lǐng)域研究中已有許多成功實例;生物領(lǐng)域:貝爾實驗室的Svoboda等人研究了大腦皮層神經(jīng)元細胞內(nèi)鈣離子動力學情形。利用雙光子顯微鏡觀察到的現(xiàn)象證明了鈣離子的增加依賴于肌體觸發(fā)的鈉離子作用電勢。信息領(lǐng)域:美國科學家Rentzepis提出了一種在現(xiàn)有二維光盤的基礎上將數(shù)據(jù)儲存擴展到三維空間。由于雙光子激發(fā)具有作用精細體積小的特點,避免了層與層之間的互相干擾,較大地提高了數(shù)據(jù)儲存密度。雙光子顯微鏡已延伸到各個領(lǐng)域研究中,它能對樣品進行三維觀察,其基礎雙光子激發(fā)效應也具有極高的應用價值。我們可以相信,隨著科技不斷發(fā)展,其他技術(shù)的不斷結(jié)合,雙光子顯微鏡將得到更大的發(fā)展與更廣的應用。美國2PPLUS雙光子顯微鏡光子探測如果已經(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。
雙光子顯微鏡是結(jié)合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新技術(shù)。雙光子激發(fā)的基本原理是: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,在經(jīng)過一個很短的所謂激發(fā)態(tài)壽命的時間后,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。雙(多)光子成像優(yōu)勢在于,具有更深的組織穿透深度,利用紅外光,能夠在層面檢測極限達1mm的組織區(qū)域;因信號背景比高,而具有更高的對比度;因激發(fā)體積小,具有定點激發(fā)的特性,具有更少的光毒性;激發(fā)波長由紫外、可見光調(diào)整為紅外激發(fā),能夠更加安全。
雙光子顯微鏡是結(jié)合了雙光子激發(fā)技術(shù)和激光掃描共聚顯微鏡的一種新型熒光顯微鏡,其原理大致是這樣的:首先,讓我們來看看什么是熒光顯微鏡。熒光顯微鏡是以紫外線為光源,照射被檢物體上的熒光物質(zhì)或是熒光染料,使其發(fā)出熒光。相比普通光學顯微鏡,熒光顯微鏡運用了波長更短的紫外線,再將可見光過濾掉,提高了分辨力率。而當被檢物體過厚時,從不同深度發(fā)出的熒光都會打在物鏡上,使觀察到的像模糊、發(fā)虛,無法清楚的知道被檢物體的結(jié)構(gòu)。而激光掃描共聚顯微鏡就是在熒光顯微鏡的基礎上,增加了激光掃描裝置,從而解決了上述問題。激光共聚掃描顯微鏡脫離了傳統(tǒng)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(jīng)照明孔,經(jīng)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(zhì)受到刺激后發(fā)出的熒光經(jīng)原來入射光路直接反向回到分光鏡,通過探測孔時先聚焦,然后被光探頭收集,轉(zhuǎn)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(fā)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。成像平臺倒置雙光子顯微鏡啟用顯微鏡自帶調(diào)焦設備。
光學顯微鏡從1590年發(fā)明以來,不斷發(fā)展,促進生命科學日新月異的發(fā)現(xiàn),幫助人類逐層打開生命本質(zhì)的大門。同時,生命科學的發(fā)展不斷給光學顯微鏡提出新的要求,促使成像理論和技術(shù)持續(xù)更新迭代。科學進入21世紀,人們已經(jīng)不滿足于在體外研究細胞和組織,需要能夠更真實地探索生命,在體內(nèi)實時觀察細胞的發(fā)生和變化。此時,雙光子顯微鏡進入了科學家的視野。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(圖1)。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。雙光子顯微鏡的性能得到不斷地優(yōu)化,結(jié)合它的特點,大致可以分成深和活兩個方面的提升。國外雙光子顯微鏡光刺激
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雙光子顯微鏡為什么穿透能力強?因為組織對可見光區(qū)域的較強吸收和散射帶來兩個嚴重的問題第1個是激發(fā)光的減弱,第2個就是另外就是由于物鏡本身光的光學特性,單光子激發(fā)的背景較強,所以才有共聚焦系統(tǒng)提高成像的分辨率因為組織對可見光區(qū)域的較強吸收和散射帶來兩個嚴重的問題第1個是激發(fā)光的減弱,第2個就是另外就是由于物鏡本身光的光學特性,單光子激發(fā)的背景較強,所以才有共聚焦系統(tǒng)提高成像的分辨率剛好雙光子在這兩點具有很大的優(yōu)勢上面的內(nèi)容基本在談到雙光子優(yōu)勢都會相對說明,在實際操作中成像的深度和樣品的關(guān)系很大,雙光子成像利用高亮度的熒光標記材料,已經(jīng)有做到mm級別的穿透深度美國2PPLUS雙光子顯微鏡商家電話