像差問題一直困擾著光學(xué)領(lǐng)域的工作者。像差會(huì)使光波前發(fā)生形變,不僅降低成像的信噪比和分辨率,使得很多時(shí)候我們只能“霧里看花”,更甚者,產(chǎn)生贗像,或無法獲得有意義的圖像。像差問題對雙光子成像的影響尤為嚴(yán)重,因?yàn)樵谀抢铮瑹晒庑盘枌θ肷涔鈴?qiáng)度的依賴是平方關(guān)系,一旦入射光波前形變,不僅聚焦強(qiáng)度大幅下降,成像分辨率也急劇惡化。因此,如何解決像差問題,實(shí)現(xiàn),例如小鼠大腦皮層,深層區(qū)域的高質(zhì)量成像成為光學(xué)成像發(fā)展中相當(dāng)有挑戰(zhàn)性的問題之一。雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖器。進(jìn)口雙光子顯微鏡成像原理
雙光子技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷方面有著巨大的應(yīng)用潛力。這方面沒有標(biāo)準(zhǔn)和體系,需要系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)研究和龐大的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)支撐。通過基于多光子成像技術(shù)研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生化成分、微環(huán)境、組織形態(tài)、代謝功能的影響信息,可以發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、組織病理學(xué)、疾病的診斷和特征的關(guān)系。共同探索生理病理基礎(chǔ)和分子細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制,篩選皮膚病、自身免疫性疾病等疑難疾病的識別、診斷和鑒別診斷依據(jù),建立全新完整的多光子細(xì)胞診斷數(shù)據(jù)庫,明確不同疾病的多光子臨床檢測設(shè)備產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在討論環(huán)節(jié),來自病理科、呼吸中心、心內(nèi)科、神經(jīng)內(nèi)科、皮膚科、研究所的多位醫(yī)生和科研人員結(jié)合各自的工作領(lǐng)域,與王愛民副教授進(jìn)行了熱烈的討論。其中,毛發(fā)中心楊頂權(quán)主任擬再次邀請王愛民副教授進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。通過此次學(xué)術(shù)交流,病理學(xué)系和研究所分別與王愛民副教授課題組達(dá)成了初步合作意向。國內(nèi)ultima雙光子顯微鏡授權(quán)商這種雙光子顯微鏡的視場是普通顯微鏡的10倍。
在深度組織中以較長時(shí)間對活細(xì)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(biāo)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(shí)吸收兩個(gè)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(dá)到250到500微米,甚至超過1毫米。另外,同時(shí)吸收兩個(gè)光子意味只有較強(qiáng)度聚焦點(diǎn)處能被激發(fā),所以不會(huì)損傷焦平面之外的組織,并且生成更清晰的圖像。
雙光子顯微鏡的基本原理是:在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收2個(gè)長波長的光子,在經(jīng)過一個(gè)很短的所謂激發(fā)態(tài)壽命的時(shí)間后,發(fā)射出一個(gè)波長較短的光子;其效果和使用一個(gè)波長為長波長一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的。雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,為了不損傷細(xì)胞,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發(fā)出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脈沖寬度只有100飛秒,而其周期可以達(dá)到80至100兆赫茲。在使用高數(shù)值孔徑的物鏡將脈沖激光的光子聚焦時(shí),物鏡的焦點(diǎn)處的光子密度是比較高的,雙光子激發(fā)只發(fā)生在物鏡的焦點(diǎn)上,所以雙光子顯微鏡不需要共聚焦***,提高了熒光檢測效率。雙光子顯微鏡只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強(qiáng)低無法被發(fā)動(dòng),所以雙光子成像更清晰。
有了雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡可以發(fā)揮更好的作用。那么,什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?在光子密度較高的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收兩個(gè)波長較長的光子,使電子躍遷到更高的能級。短時(shí)間后,電子跳回到較低的能級,發(fā)出波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個(gè)原理,雙光子激發(fā)技術(shù)誕生了。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖激光通過物鏡會(huì)聚。由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,物鏡焦點(diǎn)處的光子密度比較高,所以雙光子激發(fā)只能發(fā)生在焦點(diǎn)處產(chǎn)生熒光,該點(diǎn)產(chǎn)生的熒光穿過物鏡,被光學(xué)探頭接收,從而達(dá)到逐點(diǎn)掃描的效果。雙光子顯微鏡供應(yīng)商找因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司。進(jìn)口激光熒光雙光子顯微鏡供應(yīng)商聯(lián)系方式
上海雙光子顯微鏡就找因斯蔻浦。進(jìn)口雙光子顯微鏡成像原理
臨研所、病理科和科研處邀請北京大學(xué)王愛民副教授在2020年12月22日做了題目為“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(bào)告。學(xué)術(shù)報(bào)告由臨研所醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)信號,該成果獲得了2017年度“中國光學(xué)進(jìn)展”和“中國科學(xué)進(jìn)展”,并被NatureMethods評為2018年度“年度方法--無限制行為動(dòng)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(shí)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。進(jìn)口雙光子顯微鏡成像原理