双光子显微镜基本参数
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双光子显微镜企业商机

第二代微型化双光子荧光显微镜 FHIRM-TPM 2.0,其成像视野是该团队于2017年发布的代微型化显微镜的7.8倍,同时具备三维成像能力,获取了小鼠在自由运动行为中大脑三维区域内上千个神经元清晰稳定的动态功能图像,并且实现了针对同一批神经元长达一个月的追踪记录。在一批“早鸟项目”中,该系统已被多个研究组应用于不同的模式动物和行为范式,如小鼠的社交新颖性识别、斑胸草雀受调控后大脑特定神经元变化、新型神经递质乙酰胆碱探针的传导适应性分析以及猕猴三脑区成像等多项研究。双光子显微镜的性能得到不断地优化,结合它的特点,大致可以分成深和活两个方面的提升。激光双光子显微镜磷光寿命计数

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使用双光子显微镜(2PM)可以以亚细胞分辨率对钙离子传感器和谷氨酸传感器成像,从而测量不透明大脑深处的活动;成像膜电压变化能直接反映神经元活动,但神经元活动的速度对于常规的2PM来说太快。目前电压成像主要通过宽场显微镜实现,但它的空间分辨率较差并且只是于浅层深度。因此要在不透明的大脑中以高空间分辨率对膜电压变化进行成像,需要较提高2PM的成像速率。FACED模块输出处的子脉冲序列可以看作从虚拟光源阵列发出的光,这些子脉冲在中继到显微镜物镜后形成了一个空间上分离且时间延迟的焦点阵列。然后将该模块并入具有高速数据采集系统的标准双光子荧光显微镜中,如图2所示。光源是具有1MHz重复频率的920nm的激光器,通过FACED模块可产生80个脉冲焦点,其脉冲时间间隔为2ns。这些焦点是虚拟源的图像,虚拟源越远,物镜处的光束尺寸越大,焦点越小。光束沿y轴比x轴能更好地充满物镜,从而导致x轴的横向分辨率为0.82µm,y轴的横向分辨率为0.35µm。美国布鲁克双光子显微镜磷光寿命计数双光子显微镜非常适合对细胞组织进行长时间在体成像。

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双光子显微镜的优势:在深度组织中以较长时间对活细胞成像,双光子显微镜是当前之选。双光子和共聚焦显微镜都是通过激光激发样品中的荧光标记,使用探测器测量被激发的荧光。但是,共聚焦一般使用单模光纤耦合激光器,通过单光子激发荧光,而双光子使用飞秒激光器,通过几乎同时吸收两个长波光子激发荧光。下面是两种技术的对比图。双光子激发荧光的主要优势:双光子比共聚焦使用的更长的波长,所以对组织的损伤更小且穿透更深。共聚焦的成像深度一般为100微米,双光子则能达到250到500微米,甚至超过1毫米。另外,同时吸收两个光子意味只有度聚焦点处能被激发,所以不会损伤焦平面之外的组织,并且生成更清晰的图像。

后续实验使用碘化丙啶(PI)来指示细胞在7、8、9和10分钟的延时观察后的损伤情况,来验证该光学系统对活细胞长期观察的适用性。在观察期间,88个焦点以100毫秒的曝光时间,曝光间隔1s照射样品,激发强度为3.21×104W/cm2,激发波长为525nm,使用前文提到的60×物镜及1.0AU孔径,图5(a)-(d)为引入PI的成像图,(e)-(h)为相应的相应衬度图。改变激发条件为每照射500ms间隔5s,得到相应的(i)-(p)。由图像可知,延时观察小于8分钟的情况下不造成可见细胞损伤,对于实际3D延时成像,由于焦平面是移动的,所以预期细胞存活时间会更长,可见这是一种在3D在体延时成像中具有很大优势的成像方案。显微成像技术包含:双光子显微镜、宽场荧光显微镜、共聚焦显微镜、全内反射荧光显微镜等多种成像方式。

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实验从理论和实验上评估了多焦点v2PE显微镜的空间分辨率,并与单光子荧光显微镜进行了对比,实验中v2PE的激发波长为521 nm,使用放大倍率为100倍的物镜,尺寸为0.6AU,对直径100nm的荧光颗粒进行了测试性成像,共获得40幅不同采样深度的图像合成为三维图像。图像在横向和纵向的半高全宽分别是177 nm和297 nm,这些值接近显微镜的理论分辨率。后续还利用软件模拟从理论上研究了多焦点v2PE显微技术的空间分辨率,模拟计算显示v2PE点扩散函数(PSF)的横向半高宽与单光子激发荧光(1PE)相似,轴向的半高宽较1PE减少,可以提高空间分辨率。双光子显微镜为什么穿透能力强?进口荧光激光双光子显微镜商家电话

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