第二代微型化雙光子熒光顯微鏡 FHIRM-TPM 2.0,其成像視野是該團隊于2017年發布的代微型化顯微鏡的7.8倍,同時具備三維成像能力,獲取了小鼠在自由運動行為中大腦三維區域內上千個神經元清晰穩定的動態功能圖像,并且實現了針對同一批神經元長達一個月的追蹤記錄。在一批“早鳥項目”中,該系統已被多個研究組應用于不同的模式動物和行為范式,如小鼠的社交新穎性識別、斑胸草雀受調控后大腦特定神經元變化、新型神經遞質乙酰膽堿探針的傳導適應性分析以及獼猴三腦區成像等多項研究。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。國外激光熒光雙光子顯微鏡分辨率
雙光子熒光顯微鏡是結合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發技術的一種新技術。雙光子激發的基本原理是:在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子,在經過一個很短激發態后,發射出一個波長較短的光子;其效果和使用一個波長為長波長一半的光子去激發熒光分子是相同的。因其光損傷小、樣本透射深等優勢,使得觀察熒光細胞成為可能。中國醫學科學院醫學實驗動物研究所-雙光子顯微鏡成像平臺借助于雙光子顯微鏡成像技術及不同轉基因小鼠開展對多種臟器的***成像研究。以小鼠顱內***成像為優勢,可動態**觀察小鼠顱內神經細胞、小膠質細胞/巨噬細胞、周細胞、血管、轉移瘤細胞、膠質瘤細胞等的變化情況,在**學、神經生物學、發育生物學、神經退行性疾病等領域具有廣泛應用。小鼠其它組織臟器,如脾、肺、顱骨、股骨、胸骨等也可借助本平臺進行成像研究。美國布魯克雙光子顯微鏡光損傷雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。
雙光子吸收理論早在1931年就由諾獎得主提出,30年后因為有了激光才得到實驗驗證,但是到WinfriedDenk發明雙光子顯微鏡又用了將近30年。要理解雙光子的技術挑戰和飛秒激光發揮的重要作用,首先要了解其中的非線性過程。雙光子吸收相當于和頻產生非線性過程,這要求極高的電場強度,而電場取決于聚焦光斑大小和激光脈寬。聚焦光斑越小,脈寬越窄,雙光子吸收效率越高。對于衍射極限顯微鏡,聚焦在樣品上的光斑大小只和物鏡NA和激光波長有關,所以關鍵變量只剩下激光脈寬。基于以上分析,能夠以高重頻(100MHz)輸出超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光器成了雙光子顯微鏡的標準激發光源。這也再次說明雙光子顯微鏡的優勢: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激發,所以雙光子成像更清晰。WinfriedDenk初使用的光源是染料飛秒激光器(100fs脈寬、630nm可見光波長)。雖然染料激光器對于實驗室演示尚可,但是使用很不方便所以遠未實現商用。很快雙光子顯微鏡的標配光源就變成了飛秒鈦寶石激光器。除了固態光源優勢,鈦寶石激光器還具有較寬的近紅外波長調諧范圍,而近紅外相比可見光穿透更深,對生物樣品損傷更小。
新一代微型化雙光子熒光顯微鏡體積小,重只2.2克,適于佩戴在小動物頭部顱窗上,實時記錄數十個神經元、上千個神經突觸的動態信號。在大型動物上,還可望實現多探頭佩戴、多顱窗不同腦區的長時程觀測。相比單光子激發,雙光子激發具有良好的光學斷層、更深的生物組織穿透等優勢,其橫向分辨率達到0.65μm,成像質量與商品化大型臺式雙光子熒光顯微鏡可相媲美,遠優于目前領域內主導的、美國腦科學計劃重要團隊所研發的微型化寬場顯微鏡。采用雙軸對稱高速微機電系統轉鏡掃描技術,成像幀頻已達40Hz(256*256像素),同時具備多區域隨機掃描和每秒1萬線的線掃描能力。此外,采用自主設計可傳導920nm飛秒激光的光子晶體光纖,該系統實現了微型雙光子顯微鏡對腦科學領域較廣泛應用的指示神經元活動的熒光探針(如GCaMP6)的有效利用。 同時采用柔性光纖束進行熒光信號的接收,解決了動物的活動和行為由于熒光傳輸光纜拖拽而受到干擾的難題。未來,與光遺傳學技術的結合,可望在結構與功能成像的同時,精細地操控神經元和神經回路的活動。雙光子顯微鏡不需要共聚焦,提高了熒光檢測效率。
雙光子顯微鏡的應用由于適合動態成像,雙光子顯微鏡一經問世便很快應用于神經科學、遺傳發育、藥物代謝等領域。雙光子顯微鏡能夠在細胞甚至是亞細胞水平上對***神經細胞的形態結構、離子濃度、細胞運動、分子相互作用等進行直接成像監測,而且能夠進行光裂解、光轉染和光損傷等光學操縱。同時,雙光子顯微鏡能動態監測**在體內的生長和轉移,并可對**治療過程中*細胞的變化進行實時觀測和評估。隨著光學技術、熒光探針技術、計算機成像技術的發展,雙光子顯微技術會得到更大提升和更廣的應用,未來不僅用于基礎研究,也將擴展到臨床應用。雙光子顯微鏡廠家就找因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司;國內investigator雙光子顯微鏡光子探測
雙光子顯微鏡使用方法是什么?國外激光熒光雙光子顯微鏡分辨率
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。國外激光熒光雙光子顯微鏡分辨率
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