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非常必要。高精度,低光损,多光子显微镜为科研提供准确依据。布鲁克多光子显微镜Ultima 2P Plus
多光子激光扫描显微镜的产业发展,世界多光子激光扫描显微镜产业主要分布在德国和日本,德国以徕卡显微系统和蔡司为基础,日本以尼康和奥林巴斯为基础。2020年以来,这些企业占据了全球多光子激光扫描显微镜市场的64.44%,它们的发展策略影响着多光子激光扫描显微镜市场的走向。目前,世界市场对多光子激光扫描显微镜的需求正在增长,中国市场的需求增长更快。未来五年多光子激光扫描显微镜市场的发展在中国将仍有巨大的发展潜力。布鲁克多光子显微镜Ultima 2P Plus多光子显微镜,突破生物组织成像深度,洞察细胞间的奥秘。
双光子荧光显微成像主要有以下优点:a.光损伤小:双光子荧光显微以可见光或近红外光为激发光,对细胞和组织的光损伤小,适合长期研究;b.穿透力强:与紫外光、可见光或近红外光相比,穿透力强,可用于生物样品的深入研究;c.高分辨率:由于双光子吸收截面很小P,荧光只能在焦平面很小的区域激发,双光子吸收被限制在焦点λ左右的体积内;d.漂白区域很小,焦点外不发生漂白。E.高荧光收集率与共焦成像相比,双光子成像不需要滤光片,提高了荧光收集率。采集效率的提高直接导致图像对比度的提高。F.对探测光路要求低。由于激发光和发射荧光的波长差越来越大,加上自发三维滤波效应,多光子显微镜对光路采集系统的要求远低于单光子共焦显微镜,光学系统也相对简单。G.适用于多标签复合测量许多染料荧光探针的多光子激发光谱比单光子激发光谱更宽,从而可以用单一波长的激发光同时激发多种染料,获得同一生命现象的不同信息,便于相互比较和补充。
多光子显微镜成像深度深、对比度高,在生物成像中具有重要意义,但通常需要较高的功率。结合时间传播的超短脉冲可以实现超快的扫描速度和较深的成像深度,但近红外波段的光本身会导致分辨率较低。基于多光子上转换材料和时间编码结构光显微镜的高速超分辨成像系统(MUTE-SIM)是由清华大学教授和北京大学彭研究员合作开发的。可实现50MHz的超高扫描速度,突破衍射极限,实现超分辨率成像。与普通荧光显微镜相比,该显微镜经过改进,只需要较低的激发功率。这种超快、低功耗、多光子超分辨率技术在高分辨率生物深层组织成像中具有长远的应用前景。突破光学成像技术的限制,多光子显微镜为科研工作提供新思路。
要想实现离散的轴向重新聚焦,需要在OBJ1的焦平面中放置一个阶梯镜(图3b)。当入射激光束被OBJ1聚焦到的焦平面恰好与阶梯重合时,被反射的激光将在无穷大的空间中成为准直光束,并在OBJ2的焦平面上形成激光光斑。并且返回的激光束会被GSM消除横向扫描,即OBJ2形成的焦点不会进行横向扫描,实现轴向扫描。如果激光点被扫描到与焦平面不一致的阶梯,则会形成远离镜面的激光焦点,返回的激光束会在无穷大的空间中会聚或发散,进而导致由OBJ2形成的激光焦点也在轴向重新聚焦,通过这种方式即能实现离散的轴向扫描。对于已精确匹配两个物镜光瞳的光学装置,不会引入像差。为了进行连续的轴向重新聚焦,将阶梯镜替换为稍微倾斜的平面镜,同时入射的激光焦点也需要被倾斜,使得其以垂直于镜面的方向入射,通过相对入射激光束稍微平移OBJ1即可实现这种倾斜。多光子显微镜-适用于各行各业的观察需求。共聚焦多光子显微镜焦点激发
多光子显微镜,实现无创、无标记的生物组织观测方案。布鲁克多光子显微镜Ultima 2P Plus
Ca2+是重要的第二信使,对于调节细胞的生理反应具有重要的作用,开发和利用双光子荧光显微成像技术对Ca2+荧光信号进行观测,可以从某些方面对有机体或细胞的变化机制进行分析,具有重要的意义。利用双光子荧光显微成像技术可以观察细胞内用荧光探针标记的Ca2*的时间和空间的荧光图像的变化,还可以观察细胞某一层面或局部的(Ca2+)荧光图像和变化。通过对单细胞的研究发现,Ca2+不仅在细胞局部区域间的分布是不均匀的,而且细胞内各局部区域的不同深度或层次间也存在不同程度的Ca2+梯差即所谓的空间Ca2梯差。布鲁克多光子显微镜Ultima 2P Plus