美國熒光多光子顯微鏡飛秒激光

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-11-17

某種物質(zhì)能產(chǎn)生熒光,首要條件是分子必須具有吸收的結(jié)構(gòu),即生色團(tuán)(分子中具有吸收特征頻率的光能的基團(tuán))。其次,該物質(zhì)必須具有一定的量子產(chǎn)率和適宣的環(huán)境。我們把分子中發(fā)射熒光的基團(tuán)稱為熒光團(tuán)。熒光團(tuán)一定是生色團(tuán),但生色團(tuán)不一定是熒光團(tuán)。因?yàn)椋绻珗F(tuán)的量子產(chǎn)率等于零,就不能發(fā)射出熒光,處于激發(fā)態(tài)的分子,可以由許多方式(如熱,碰撞)把能量釋放出來,發(fā)射熒光只是其中的一種方式。此外,一種物質(zhì)吸收光的能力及量子產(chǎn)率又與物質(zhì)所處的環(huán)境密切相關(guān)。多光子顯微鏡能提供多種對(duì)比度機(jī)制。美國熒光多光子顯微鏡飛秒激光

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使用基因編碼的熒光探針可以在突觸和細(xì)胞分辨率下監(jiān)測體內(nèi)神經(jīng)元信號(hào),這是揭示動(dòng)物神經(jīng)活動(dòng)復(fù)雜機(jī)制的關(guān)鍵。使用雙光子顯微鏡(2PM)可以以亞細(xì)胞分辨率對(duì)鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器成像,從而測量不透明大腦深處的活動(dòng);成像膜電壓變化能直接反映神經(jīng)元活動(dòng),但神經(jīng)元活動(dòng)的速度對(duì)于常規(guī)的2PM來說太快。目前電壓成像主要通過寬場顯微鏡實(shí)現(xiàn),但它的空間分辨率較差并且于淺層深度。因此要在不透明的大腦中以高空間分辨率對(duì)膜電壓變化進(jìn)行成像,需要明顯提高2PM的成像速率。美國靈長類多光子顯微鏡焦點(diǎn)激發(fā)精確觀測生物分子相互作用,多光子顯微鏡推動(dòng)生命科學(xué)研究發(fā)展。

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從產(chǎn)品類型及技術(shù)方面來看,正置顯微鏡占據(jù)絕大多數(shù)市場。2020年,全球多光子激光掃描正置顯微鏡市場達(dá)到87.30百萬美元,預(yù)計(jì)到2027年該部分市場將達(dá)到154.02百萬美元,年復(fù)合增長率(2021-2027)為8.48%。中國多光子激光掃描正置顯微鏡市場達(dá)到13.32百萬美元,預(yù)計(jì)到2027年該部分市場將達(dá)到25.21百萬美元,年復(fù)合增長率(2021-2027)為9.58%。從產(chǎn)品市場應(yīng)用情況來看,研究機(jī)構(gòu)為主要應(yīng)用領(lǐng)域,2020年約占全球市場46.28%。2020年,全球多光子激光掃描顯微鏡研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用消費(fèi)量為174臺(tái),預(yù)計(jì)2027年達(dá)到349臺(tái),2021-2027年復(fù)合增長率(CAGR)為9.72%。

多光子顯微鏡的前景巨大作為一個(gè)多學(xué)科交叉、知識(shí)密集、資金密集的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),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(duì)復(fù)雜,進(jìn)入門檻較高,是衡量一個(gè)國家制造業(yè)和高科技發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。過去的5年,多光子顯微鏡市場集中,由于投產(chǎn)生產(chǎn)的成本較高,技術(shù)難度大,目前涌現(xiàn)的新企業(yè)不多。顯微鏡作為一個(gè)傳統(tǒng)的高科技行業(yè),其作用至今沒有被其他技術(shù)顛覆,只是不斷融合并發(fā)展相關(guān)技術(shù),在醫(yī)療和其他精密檢測領(lǐng)域發(fā)揮著更大的作用。顯微鏡的商業(yè)化發(fā)展已進(jìn)入成熟期,主要需求來自教學(xué)、生命科學(xué)的研究及精密檢測等,全球市場呈現(xiàn)平緩的增長態(tài)勢。然而,**、、顯微鏡產(chǎn)品(如多光子顯微鏡、電子顯微鏡)正拉動(dòng)市場需求,多光子顯微鏡市場發(fā)展?jié)摿薮?。融合光譜技術(shù),多光子顯微鏡實(shí)現(xiàn)更豐富的生物組織信息獲取。

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單光子激發(fā)熒光和雙光子激發(fā)熒光,是從熒光產(chǎn)生的機(jī)理上來區(qū)分的。而共焦則是熒光顯微鏡的一種結(jié)構(gòu),其目的是為了,通過共焦結(jié)構(gòu),提高整個(gè)熒光顯微鏡的空間分辨率。所以共焦熒光顯微鏡可以根據(jù)激發(fā)光源的不同,實(shí)現(xiàn)單光子共焦熒光成像或者雙光子共焦熒光成像。往往一個(gè)普通的雙光子熒光顯微鏡(沒有共焦結(jié)構(gòu))其空間分辨率也可以達(dá)到單光子共焦熒光顯微鏡的水平。這樣就可以簡化整個(gè)系統(tǒng),相對(duì)來說,就提高了激發(fā)光源的利用率,以及熒光的探測效率,這個(gè)也是我們提倡雙光子熒光成像的原因之一。雙光子熒光共焦顯微鏡由于雙光子效應(yīng)和共焦結(jié)構(gòu),分辨率則會(huì)更高,而我們通常說的共焦顯微鏡都是指單光子激發(fā)熒光的。目前主要使用的多光子顯微鏡包括雙光子顯微鏡和三光子顯微鏡。Ultima 2P Plus多光子顯微鏡準(zhǔn)確定位

由于雙光子激發(fā)的特性,它可以獲得比傳統(tǒng)顯微鏡更高的分辨率。美國熒光多光子顯微鏡飛秒激光

雙光子顯微鏡工作原理是將超快的紅外激光脈沖傳輸?shù)綐悠分?,在樣品中與組織或熒光標(biāo)記相互作用,這些組織或熒光標(biāo)記發(fā)出用于創(chuàng)建圖像的信號(hào)。雙光子顯微鏡被多用于生物學(xué)研究,因?yàn)樗軌虍a(chǎn)生高分辨率的3-D圖像,深度達(dá)1毫米。然而,這些優(yōu)點(diǎn)帶來了有限的成像速度,因?yàn)槲⒐鈼l件需要逐點(diǎn)圖像采集和重建的點(diǎn)檢測器。為了加快成像速度,科學(xué)家之前開發(fā)了一種多焦點(diǎn)激光照明方法,該方法使用數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD),這是一種通常用于投影儀的低成本光掃描儀。此前人們認(rèn)為這些DMD不能與超快激光一起工作。然而現(xiàn)在解決了這個(gè)問題,這使得DMD在超快激光應(yīng)用中得以應(yīng)用,這些應(yīng)用包括光束整形、脈沖整形、快速掃描和雙光子成像。DMD在樣品內(nèi)隨機(jī)選擇的位置上產(chǎn)生5到30點(diǎn)聚焦激光。美國熒光多光子顯微鏡飛秒激光