快速光栅扫描有多种实现方式,使用振镜进行快速2D扫描,将振镜和可调电动透镜结合在一起进行快速3D扫描,但可调电动透镜由于机械惯性的限制在轴向无法快速进行焦点切换,影响成像速度,现可使用空间光调制器(SLM)代替。远程聚焦也是一种实现3D成像的手段,如图2所示。在LSU模块中,扫描振镜进行横向扫描,ASU模块包括物镜L1和反射镜M,通过调控M的位置实现轴向扫描。该技术不仅可以校正主物镜L2引入的光学像差,还可以进行快速的轴向扫描。想要获得更多神经元成像,可以通过调整显微镜的物镜设计来扩大FOV,但是具有大NA和大FOV的物镜通常重量较大,无法快速移动以进行快速轴向扫描,因此大型FOV系统依赖于远程聚焦、SLM和可调电动透镜。多光子显微镜之类的先进光学技术能够在活生物体的大脑表面下更深地成像。美国进口多光子显微镜数据采集
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。清醒动物多光子显微镜研究光子显微镜利用光学透镜和光学元件将样品中的光反射或透射到目镜中,从而形成图像。
多束扫描技术可以同时对神经元组织的不同位置进行成像对两个远距离(相距大于1-2mm)的成像部位,通常使用两条单独的路径进行成像;对于相邻区域,通常使用单个物镜的多光束进行成像。多光束扫描技术必须特别注意激发光束之间的串扰问题,这个问题可以通过事后光源分离方法或时空复用方法来解决。事后光源分离方法指的是用算法来分离光束消除串扰;时空复用方法指的是同时使用多个激发光束,每个光束的脉冲在时间上延迟,这样就可以暂时分离被不同光束激发的单个荧光信号。引入越多路光束就可以对越多的神经元进行成像,但是多路光束会导致荧光衰减时间的重叠增加,从而限制了区分信号源的能力;并且多路复用对电子设备的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率来维持近似单光束的信噪比,这会容易导致组织损伤。
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。利用多光子显微镜的多点光ji活能力,我们可以研究多个神经细胞之间的连接和控制。
针对双光子荧光显微镜的特点,从理论上分析双光子成像特点,并搭建一套时间、空间分辨率高,能实时、动态、多参数测量的双光子荧光显微镜系统。具体系统应实现∶(1)能对不同染料的双光子荧光进行探测;(2)用特定染料对样品标记以后,能实现双光子荧光的三维成像;(3)通过实验的研究,改进双光子荧光显微成像系统;(4)在保证成像质量的前提下,简化整个系统,使得实验操作方便、安全。单光子激发荧光的过程,就是荧光分子吸收一个光子,从基态跃迁到激发态,跃迁以后,能量较大的激发态分子,通过内转换把部分能量转移给周围的分子,自己回到比较低电子激发态的比较低振动能级。处于比较低电子激发态的比较低振动能级像在生物医学光学成像研究中显示了较大的优势。而在显微成像中,双光子荧光显微镜凭其独有的优点,成为研究细胞结构和功能检测的重要工具。多光子共聚焦扫描显微镜比双光子共聚焦扫描显微镜具有更高的空间分辨率。模块化多光子显微镜暗场成像
多光子显微镜的大多数补偿器都采用棱镜。美国进口多光子显微镜数据采集
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。美国进口多光子显微镜数据采集