临研所、病理科和科研处邀请北京大学王爱民副教授在2020年12月22日做了题目为“新一代微型双光子显微成像系统介绍及其在临床医疗诊断”的学术报告。学术报告由临研所医学实验研究平台潘琳老师主持。王爱民,北京大学信息科学技术学院副教授,毕业于北京大学物理系,获学士、硕士学位,后于英国巴斯大学物理系获博士学位。该研究组研发的微型双光子显微镜,第1次在国际上获得了小鼠大脑神经元和神经突触清晰稳定的动态信号,该成果获得了2017年度“中国光学进展”和“中国科学进展”,并被NatureMethods评为2018年度“年度方法--无限制行为动物成像”。目前,该研究组正在研究新一代双光子显微成像技术在临床诊断中的应用,为未来即时病理、离体组织检测、术中诊断等提供新型的影像手段和分析方法。双光子显微镜在组织透明化成像中应用;美国ultima2PPLUS双光子显微镜荧光探测
目前,世界各国的脑科学研究如火如荼,中国的脑计划也即将启动。其中,关于全景式解析脑连接图谱和功能动态图谱的研究成为重点研究方向,而如何打破尺度壁垒,融合微观神经元和神经突触活动与大脑整体的信息处理和个体行为信息,是领域内亟待解决的一个关键挑战。2021年1月6日,由北京大学分子医学研究所牵头,联合北大信息科学技术学院电子学系、工学院以及中国人民******医学科学院等组成的跨学科团队,在NatureMethods在线发表题为“Miniaturetwo-photonmicroscopyforenlargedfield-of-view,multi-plane,andlong-termbrainimaging”的文章。文中报道了第二代微型化双光子荧光显微镜FHIRM-TPM2.0,其成像视野是该团队于2017年发布的低1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。国外ultimainvestigator双光子显微镜商家电话双光子显微镜可以用于局部微蚀镭射磨皮后的胶原重塑的检测。
美国霍华德·休斯医学研究所在JaneliaFarmResearchCampus的吉娜博士小组与来自中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室的王琛博士较近成功将一种新的自适应光学的方法和双光子显微镜结合,研制出一种新的自适应光学双光子荧光显微镜。通过校正小鼠大脑的像差,在视觉皮层的不同深度处均获得了提高数倍的成像分辨率和信号强度,明显改进了成像质量,使得原来在鼠脑中不可见或者模糊的细节变得清晰可见,她们成功将该方法应用于老鼠视觉皮层第五层(约500µm)的形貌结构成像和钙离子功能成像。这一新的自适应光学方法,使得在小鼠深层区域成像中获得近衍射极限的成像分辨率成为现实。这一成果发表在较新一期的《NatureMethods》。
双光子吸收理论早在1931年就由诺奖得主MariaGoeppertMayer提出,30年后因为有了激光才得到实验验证,但是到WinfriedDenk发明双光子显微镜又用了将近30年。要理解双光子的技术挑战和飞秒激光发挥的重要作用,首先要了解其中的非线性过程。双光子吸收相当于和频产生非线性过程,这要求极高的电场强度,而电场取决于聚焦光斑大小和激光脉宽。聚焦光斑越小,脉宽越窄,双光子吸收效率越高。对于衍射极限显微镜,聚焦在样品上的光斑大小只和物镜NA和激光波长有关,所以关键变量只剩下激光脉宽。基于以上分析,能够以高重频(100MHz)输出超短脉冲(100fs量级)的飞秒激光器成了双光子显微镜的标准激发光源。这也再次说明双光子显微镜的优势:只有焦平面处才能形成双光子吸收,而焦平面之外由于光强低无法被激发,所以双光子成像更清晰。双光子显微镜还可以对一些具有特性的染料细胞进行实验,还有一些短波长可以利用双光子特性进行特定实验。
双光子显微成像技术不是什么新技术,早在20多年前就有了,目前已经在生命科学和材料科学中广泛应用。几年前双光子**过期后,已经推出自己的双光子显微镜的厂家估计不少于10家以上。即便如此,世界上很多实验室都搭双光子,自己搭的好处有很多,首先是便宜,尤其是实验室已经有飞秒激光器,那就更很省钱了。其次是灵活,可以选择针对特殊用途的搭配,改动也灵活。结束后的好处就是可以锻炼队伍,一趟走下来可以把新手带出来,后期维护也更加自由。当然坏处也不少,首先是操心,特别是第1次搭的时候,开始要想方案,后来要解决各种实际问题。其次是花时间,加上买配件的时间,比买一台现成的商业化双光子耗时长。现在已经有不少关于如何搭双光子显微镜的文章,各种protocol,大多是老外写的,中文的较少。其实完全自己搭一套好用的系统还是不容易的,尤其是没有经验的时候,容易走弯路,多花钱,也多花时间,再加上双光子的重要器件都需要从国外购买,在国内买这些东西耗时较长。因此,我想总结一下我们的经验,贴出来分享,希望能帮到想自己动手的实验室双光子显微镜工作原理是利用两个光子的能量相加达到荧光激发能量阈值,来激发样品中荧光分子发出荧光信号。美国ultima双光子显微镜光刺激
双光子显微镜为什么穿透能力强?美国ultima2PPLUS双光子显微镜荧光探测
双光子显微镜是一种先进的成像技术,可以在保持细胞活性的情况下,对深层组织进行高分辨率成像。它主要用于生物学、医学和材料科学等领域的研究。双光子显微镜的重心技术是基于双光子激发的荧光成像。当激光通过样品时,它会吸收特定波长的光子,然后发出荧光。双光子显微镜使用两个连续的光子同时激发样品,这样可以在保持样品完整性的同时,获得高质量的图像。双光子显微镜具有以下优点:1.高分辨率:由于双光子激发的特性,它可以获得比传统显微镜更高的分辨率。2.深层成像:由于激光的穿透深度限制,传统的光学显微镜无法对深层组织进行成像。而双光子显微镜可以解决这个问题,因为它可以激发样品的深层荧光。3.活细胞成像:双光子显微镜可以在保持细胞活性的情况下进行成像,这对于研究细胞生理学和生物化学过程非常有用。4.多模式成像:双光子显微镜可以结合多种技术,如光谱成像、钙离子成像和神经活动成像等,以提供更丰富的生物样品信息。总之,双光子显微镜是一种强大的研究工具,可以对深层组织和活细胞进行无损成像。这使得它在生物学、医学和材料科学等领域的研究中具有广泛的应用。美国ultima2PPLUS双光子显微镜荧光探测