因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司 双光子显微镜的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。双光子激发需要很高的光子密度,为了不损伤细胞,双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脉冲宽度只有 100 飞秒,而其周期可以达到 80至100兆赫兹。在使用高数值孔径的物镜将脉冲激光的光子聚焦时,物镜的焦点处的光子密度是比较高的,双光子激发只发生在物镜的焦点上,所以双光子显微镜不需要共聚焦***,提高了荧光检测效率。实现细胞层面观察,多光子显微镜技术助力医学突破。啮齿类多光子显微镜飞秒激光
随着生物分子光学标记技术的不断进步,光学技术在揭示生命活动基本规律的研究中正发挥越来越重要的作用,也为医学诊疗提供了更多、更有效的手段。生物医学光学(BiomedicalOptics)是近年来受到国际光学界和生物医学界关注的研究热点,在生物活检、光动力、细胞结构与功能检测、基因表达规律的在体研究等问题上取得了一系列研究成果,目前正在从宏观到微观上对大脑活动与功能进行多层面的研究。细胞重大生命活动(包括细胞增殖、分化、凋亡及信号转导)的发生和调节是通过生物大分子间(如蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸等)相互作用来实现的。蛋白质作为基因调控的产物,与细胞和机体生理过程代谢直接相关,深入研究基因表达及蛋白质-蛋白质相互作用不仅能揭示生命活动的基本规律,同时也能深入了解疾病发生的分子机理,进而为寻找更有效的药物分子、提高药物筛选和药物设计的效率提供新的方法和思路。多光子显微镜成像精度高精度、低损伤、高速扫描,多光子显微镜为科研工作提供强大支持。
Ca2+是一种重要的第二信使,在调节细胞生理反应中起着重要作用。发展和利用双光子荧光显微成像技术观测Ca2+荧光信号,可以从某些方面分析生物体或细胞的变化机制,具有重要意义。利用双光子荧光显微成像技术,我们可以观察到细胞内荧光探针标记的Ca2*的时间和空间荧光图像的变化,也可以观察到一定水平或部分细胞内(Ca2+)的荧光图像和变化。通过对单个细胞的研究发现,Ca2+的分布不仅在细胞的局部区域之间是不均匀的,而且在细胞内不同深度或层次的局部区域之间也存在不同程度的Ca2+梯度,称为空间Ca2+梯度。
对于两个远距离(相距1-2mm以上)的成像部位,通常采用两个**的路径进行成像;对于相邻区域,通常使用单个物镜的多个光束进行成像。多光束扫描技术必须特别注意激发光束之间的串扰,这可以通过事后光源分离或时空复用来解决。事后光源分离法是指分离光束以消除串扰的算法;时空复用法是指同时使用多个激发光束,每个光束的脉冲在时间上被延迟,使不同光束激发的单个荧光信号可以暂时分离。引入的光束越多,可以成像的神经元越多,但多束会导致荧光衰减时间重叠增加,从而限制了分辨信号源的能力;并且复用对电子设备的工作速度要求很高;大量的光束也需要较高的激光功率来维持单束的信噪比,这样容易导致组织损伤。利用多光子显微镜,进行组织内深层结构的无损成像。
继首代小型化双光子显微镜在国际上获得小鼠自由行为过程中大脑神经元和突触的动态图像后,我们成功研制了第二代小型化双光子显微镜。它具有更大的成像视野和三维成像能力,可以清晰稳定地对自由活动小鼠三维脑区的数千个神经元进行成像,实现对同一批神经元的一个月追踪记录。通过对微光学系统的重新设计系统的。微物镜工作距离延长至1mm,实现无创成像。内嵌可拆卸的快速轴向扫描模块,可采集深度180微米的3D体成像和多平面快速切换的实时成像。该扫描模块由一个快速的电动变焦透镜和一对中继透镜组成,在不同深度成像时可保持放大倍率恒定。其变焦模块重量,研究人员可根据实验需求自由拆卸。此外,新版微型化成像探头可整体即时拔插,极大地简化了实验操作,避免了长周期实验时对动物的干扰。在重复装卸探头同一批神经元时,视场旋转角小于,边界偏差小于35微米。由于多光子激发的发生概率较低,因此需要使用高功率的激光束来增加激发的几率。美国布鲁克多光子显微镜成像深度
由于其非侵入性和高分辨率的特点,多光子显微镜在神经科学、ai症研究、免疫学等领域发挥了重要作用。啮齿类多光子显微镜飞秒激光
现代分子生物学技术的迅速发展和科技的进步,特别是随着后基因组时代的到来,人们已经能够根据需要建立各种细胞模型,为在体研究基因表达规律、分子间的相互作用、细胞的增殖、细胞信号转导、诱导分化、细胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物学条件。然而,尽管人们利用现有的分子生物学方法,已经对基因表达和蛋白质之间的相互作用进行了深入、细致的研究,但仍然不能实现对蛋白质和基因活动的实时、动态监测。在细胞的生理过程中,基因、尤其是蛋白质的表达、修饰和相万作用往往发生可逆的、动态的变化。目前的分子生物学方法还不能捕获到蛋白质和基因的这些变化,但获取这些信息对与研究基因的表达和蛋白质之间的相互作用又至关重要。因此,发展能用于、动态、实时、连续监测蛋白质和基因活动的方法是非常有必要的。啮齿类多光子显微镜飞秒激光