進口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡分辨率

來源: 發(fā)布時間:2021-05-01

新一代微型化雙光子熒光顯微鏡體積小,重只2.2克,適于佩戴在小動物頭部顱窗上,實時記錄數(shù)十個神經(jīng)元、上千個神經(jīng)突觸的動態(tài)信號。在大型動物上,還可望實現(xiàn)多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長時程觀測。相比單光子激發(fā),雙光子激發(fā)具有良好的光學(xué)斷層、更深的生物組織穿透等優(yōu)勢,其橫向分辨率達到0.65μm,成像質(zhì)量與商品化大型臺式雙光子熒光顯微鏡可相媲美,遠優(yōu)于目前領(lǐng)域內(nèi)主導(dǎo)的、美國腦科學(xué)計劃重要團隊所研發(fā)的微型化寬場顯微鏡。采用雙軸對稱高速微機電系統(tǒng)轉(zhuǎn)鏡掃描技術(shù),成像幀頻已達40Hz(256*256像素),同時具備多區(qū)域隨機掃描和每秒1萬線的線掃描能力。此外,采用自主設(shè)計可傳導(dǎo)920nm飛秒激光的光子晶體光纖,該系統(tǒng)實現(xiàn)了微型雙光子顯微鏡對腦科學(xué)領(lǐng)域較廣泛應(yīng)用的指示神經(jīng)元活動的熒光探針(如GCaMP6)的有效利用。 同時采用柔性光纖束進行熒光信號的接收,解決了動物的活動和行為由于熒光傳輸光纜拖拽而受到干擾的難題。未來,與光遺傳學(xué)技術(shù)的結(jié)合,可望在結(jié)構(gòu)與功能成像的同時,精細地操控神經(jīng)元和神經(jīng)回路的活動。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。進口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡分辨率

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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(xué)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(dāng)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(chǔ)上,增加了激光掃描裝置,從而解決了上述問題。進口雙光子顯微鏡2PPLUS雙光子顯微鏡為什么穿透能力強?

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在2020年12月22日,臨研所、病理科和科研處邀請北京大學(xué)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(xué)術(shù)報告。學(xué)術(shù)報告由臨研所醫(yī)學(xué)實驗研究平臺潘琳老師主持。王愛民,北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授,畢業(yè)于北京大學(xué)物理系,獲學(xué)士、碩士學(xué)位,后于英國巴斯大學(xué)物理系獲博士學(xué)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(xué)進展”和“中國科學(xué)進展”,并被Nature Methods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(yīng)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。

王愛民副教授結(jié)合工作實例,展示了雙光子顯微鏡的研發(fā)與應(yīng)用。歷經(jīng)3年多的協(xié)同奮戰(zhàn),成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡,重量只為2.2克,這一微型顯微鏡獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動清晰、穩(wěn)定的圖像,該顯微鏡適于佩戴在小動物頭部,可實時記錄數(shù)十個神經(jīng)元、上千個神經(jīng)突觸的動態(tài)信號,在大型動物上,還可望實現(xiàn)多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長時程觀測。雙光子顯微成像的在生物醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用有較大的應(yīng)用前景,首先雙光子顯微鏡能夠進行細胞和組織結(jié)構(gòu)成像,在亞微米級成像,此功能與目前市場上的共聚焦類顯微鏡性能類似;雙光子顯微成像能夠?qū)崟r、在體、原位、無創(chuàng)地,根據(jù)不同物質(zhì)組份的光譜特性,區(qū)分成像;雙光子顯微鏡能夠進行生化指標成像,在無造影劑的前提下,利用自發(fā)熒光、二次諧波、熒光獲得活細胞生化信息。雙光子顯微鏡不需要共聚焦細孔,提高了熒光檢測效率。

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雙光子顯微鏡的優(yōu)勢:在深度組織中以較長時間對活細胞成像,雙光子顯微鏡是當(dāng)前之選。雙光子和共聚焦顯微鏡都是通過激光激發(fā)樣品中的熒光標記,使用探測器測量被激發(fā)的熒光。但是,共聚焦一般使用單模光纖耦合激光器,通過單光子激發(fā)熒光,而雙光子使用飛秒激光器,通過幾乎同時吸收兩個長波光子激發(fā)熒光。下面是兩種技術(shù)的對比圖。雙光子激發(fā)熒光的主要優(yōu)勢:雙光子比共聚焦使用的更長的波長,所以對組織的損傷更小且穿透更深。共聚焦的成像深度一般為100微米,雙光子則能達到250到500微米,甚至超過1毫米。另外,同時吸收兩個光子意味只有較強度聚焦點處能被激發(fā),所以不會損傷焦平面之外的組織,并且生成更清晰的圖像。雙光子顯微鏡品牌有哪些?進口bruker雙光子顯微鏡熒光壽命計數(shù)

雙光子顯微鏡是新型的熒光顯微鏡,其原理大致是這樣的;進口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡分辨率

光學(xué)顯微鏡從1590年發(fā)明以來,不斷發(fā)展,促進生命科學(xué)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(xué)的發(fā)展不斷給光學(xué)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??茖W(xué)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(xué)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。進口ultima2PPLUS雙光子顯微鏡分辨率