和很多偉大的科學發明一樣,雙光子顯微鏡的出現也有一點偶然,但正是那瞬間的靈感為生物科學尤其是神經科學帶來了一種**性的成像技術:雙光子激發熒光顯微鏡。1990年初,當WinfriedDenk剛從康奈爾大學博士畢業準備前往瑞士讀博后時,他看了一本關于激光掃描顯微鏡的書,從中了解到非線性光學效應——強光和物質的相互作用。當時,Denk有同事研究生物樣品中的鈣離子但苦于沒有強大的紫外激光器和光學元件,于是他就想到如果使用雙光子吸收就能夠繞開紫外,換言之,與其通過一個紫外光子激發標記的鈣離子,通過兩個雙倍波長的可見光光子也能激發相同的熒光。雙光子顯微鏡已成為較厚有生命體生物組織三維成像中不可或缺的工具。國內熒光雙光子顯微鏡授權供應商
2008年錢永健等人由于熒光蛋白(GFP,綠色熒光蛋白)的發現和使用,獲得了諾貝爾化學獎,是對熒光成像技術的一次巨大肯定和推動。光學成像本身具有高分辨率、高通量、非侵入和非毒性等特點,再與熒光蛋白以及熒光染料等標記物在細胞中的定位與表達技術相結合,使得科學家可以特異性的分辨生物體乃至細胞內部不同結構與成分,并且能夠在生命體和細胞仍具有活性的狀態下(狀態)對其功能進行動態觀察。這就使得熒光成像技術成為了無可替代的,生物學家現今較為重要的技術手段之一。目前,大多數細胞生物學和生理學研究主要還是在離體培養的細胞體系中研究。然而與細胞生物學研究有所不同的是,大腦的功能研究的整體性和原位性顯得更加關鍵:只研究分離的神經元無法解釋神經系統的功能和規律。由于被觀測的信號會受到樣本組織的散射和吸收,根本無法穿透如此深的組織進行成像。而雙光子顯微鏡(Two-photonMicroscopy,簡稱TPM)的發明,則為此類研究帶來了希望。雙光子顯微鏡特有的非線性光學特性,再加上其工作波長處在紅外區域等特點,令其在生物體組織內的穿透深度較大提高,使得雙光子顯微鏡成為神經科學家進行神經成像較理想的工具。進口2PPLUS雙光子顯微鏡光子躍遷雙光子顯微鏡的性能得到不斷地優化,結合它的特點,大致可以分成深和活兩個方面的提升。
單光子顯微技術是成熟的熒光顯微技術,但由于其使用的激發光波長較短,成像深度有限;能量較大,會造成對熒光物質的漂白,光毒性嚴重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實現樣本三維成像要逐點掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時間活細胞成像。而寬場顯微鏡能夠很好地實現實時動態成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實時檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現多維成像。雙光子熒光顯微鏡(Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy)。雙光子顯微成像技術是近些年發展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發,能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發波長大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發色團對這個波段的光吸收率低,此外散射的激發光子不能激發樣品,因此背景第,光損傷小,適用于在體檢測。雙光子熒光成像技術能準確定位細胞內置入的微電極位置,從而觀察胞體、樹突甚至單個樹突棘的活性。研究者可完整的觀察神經組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經細胞單個樹突棘中的鈣分布。
2020年,臨研所、病理科和科研處邀請北京大學王愛民副教授做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統介紹及其在臨床醫療診斷”的學術報告。學術報告由臨研所醫學實驗研究平臺潘琳老師主持。王愛民,北京大學信息科學技術學院副教授,畢業于北京大學物理系,獲學士、碩士學位,后于英國巴斯大學物理系獲博士學位。該研究組研發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元和神經突觸清晰穩定的動態信號,該成果獲得了2017年度“中國光學進展”和“中國科學進展”,并被NatureMethods評為2018年度“年度方法--無限制行為動物成像”。目前,該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術在臨床診斷中的應用,為未來即時病理、離體組織檢測、術中診斷等提供新的影像手段和分析方法。雙光子顯微鏡廠家有哪些?
雙光子顯微鏡的優勢相比普通的顯微鏡電子顯微鏡可以觀察尺度更小的東西,冷凍電鏡更是可以觀察有活性的生物大分子,而雙光子顯微鏡有什么優勢呢?它能做到什么普通光學顯微鏡做不到的事情嗎?原來,雙光子顯微鏡可以精確穿透較厚標本進行定點、觀察!由于電磁波的波長越短,粒子性越強,受散射影響也就越大。雙光子顯微鏡將激發光源改為長波長激光,在增加了激光的穿透性的同時還減少了對細胞的毒性。除此之外,因為只有物鏡焦點處能發生雙光子激發效應,所以掃描的精確度極高,也能提高激發光效率,減少被掃描點之外的熒光物質消耗。雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?美國雙光子顯微鏡廠家電話
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低無法被發動,所以雙光子成像更清晰。國內熒光雙光子顯微鏡授權供應商
雙光子顯微成像技術不是什么新技術,早在20多年前就有了,目前已經在生命科學和材料科學中廣泛應用。幾年前雙光子**過期后,已經推出自己的雙光子顯微鏡的廠家估計不少于10家以上。即便如此,世界上很多實驗室都搭雙光子,自己搭的好處有很多,首先是便宜,尤其是實驗室已經有飛秒激光器,那就更很省錢了。其次是靈活,可以選擇針對特殊用途的搭配,改動也靈活。結束后的好處就是可以鍛煉隊伍,一趟走下來可以把新手帶出來,后期維護也更加自由。當然壞處也不少,首先是操心,特別是第1次搭的時候,開始要想方案,后來要解決各種實際問題。其次是花時間,加上買配件的時間,比買一臺現成的商業化雙光子耗時長。現在已經有不少關于如何搭雙光子顯微鏡的文章,各種protocol,大多是老外寫的,中文的較少。其實完全自己搭一套好用的系統還是不容易的,尤其是沒有經驗的時候,容易走彎路,多花錢,也多花時間,再加上雙光子的重要器件都需要從國外購買,在國內買這些東西耗時較長。因此,我想總結一下我們的經驗,貼出來分享,希望能幫到想自己動手的實驗室國內熒光雙光子顯微鏡授權供應商