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國內(nèi)雙光子顯微鏡成像原理是什么

來源: 發(fā)布時間:2025-06-17

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,熒光分子可以同時吸收兩個波長較長的光子,使電子躍遷到更高的能級。短時間后,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聚。由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,物鏡焦點處的光子密度比較高,所以雙光子激發(fā)只能發(fā)生在焦點處產(chǎn)生熒光,該點產(chǎn)生的熒光穿過物鏡,被光學探頭接收,從而達到逐點掃描的效果。雙光子顯微鏡廠家就找滔博生物。國內(nèi)雙光子顯微鏡成像原理是什么

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隨著技術(shù)的發(fā)展,雙光子顯微鏡的性能得到不斷地優(yōu)化,結(jié)合它的特點,大致可以分成深和活兩個方面的提升。要想讓激發(fā)激光進入更深的層面,大致可從兩個方面入手,裝置優(yōu)化與標本改造。關(guān)于裝置優(yōu)化,我們可以把激光束變得更細,使能量更加集中,就能讓激光穿透更深。關(guān)于標本,其中影響光傳播的主要是物質(zhì)吸收和散射,解決這個問題,我們需要對樣本進行透明化處理。一種方法是運用某種物質(zhì)將標本浸泡,使其中的物質(zhì)(主要是脂質(zhì))被破壞或溶解。另一種方法是運用電泳將脂質(zhì)電解,進而讓標本“透明度”提高。國內(nèi)2PPLUS雙光子顯微鏡磷光壽命計數(shù)雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?

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雙光子的來源:飛秒激光的雙光子吸收理論早在1931年就由諾貝爾獎獲得者MariaGoeppertMayer提出,并在30年后因為激光而得到實驗驗證,但WinfriedDenk用了近30年才發(fā)明了雙光子顯微鏡。要理解雙光子的技術(shù)挑戰(zhàn)和飛秒激光發(fā)揮的重要作用,首先要理解非線性過程。雙光子吸收相當于和頻產(chǎn)生的非線性過程,需要極高的電場強度,電場取決于聚焦光斑的大小和激光脈沖寬度。聚焦光斑越小,脈沖寬度越窄,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與物鏡NA和激光波長有關(guān),所以關(guān)鍵變量只有激光脈沖寬度?;谝陨戏治?,能夠輸出高重復率(100MHz)的超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光已經(jīng)成為雙光子顯微鏡的標準激發(fā)光源。這再次顯示了雙光子顯微鏡的優(yōu)勢:雙光子吸收只能在焦平面形成,而在焦平面之外,由于光強較低,無法激發(fā),所以雙光子成像更清晰。

摻雜可以明顯影響碳點(CDs)的發(fā)射和激發(fā)特性,使雙光子碳點(TP-CDs)具有本征雙光子激發(fā)特性和605nm的紅光發(fā)射特性。在638nm激光照射下,除了長波激發(fā)和發(fā)射外,還可以實現(xiàn)活性氧(ROS)的產(chǎn)生,這為光動力技術(shù)提供了巨大的可能性。更重要的是,通過各種表征和理論模擬證實,摻雜誘導的N雜環(huán)在TP-CDs與RNA的親和力中起關(guān)鍵作用。這種親和力不僅為實現(xiàn)核仁特異性自我靶向提供了可能,而且通過ROS斷裂RNA鏈解離TP-CDs@RNA復合物,賦予治療過程中的熒光變異。TP-CDs結(jié)合了ROS的產(chǎn)生能力、光動力療法(PDT)過程中的熒光變化、長波激發(fā)和發(fā)射特性以及核仁的特異性自靶向性,可以認為是一種結(jié)合核仁動態(tài)變化實時處理的智能CDs。雙光子顯微鏡能夠進行光裂解、光轉(zhuǎn)染和光損傷等光學操縱。

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使用雙光子顯微鏡可以以亞細胞分辨率對鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器成像,從而測量不透明大腦深處的活動;成像膜電壓變化能直接反映神經(jīng)元活動,但神經(jīng)元活動的速度對于常規(guī)的2PM來說太快。目前電壓成像主要通過寬場顯微鏡實現(xiàn),但它的空間分辨率較差并且只是于淺層深度。因此要在不透明的大腦中以高空間分辨率對膜電壓變化進行成像,需要較提高2PM的成像速率。FACED模塊輸出處的子脈沖序列可以看作從虛擬光源陣列發(fā)出的光,這些子脈沖在中繼到顯微鏡物鏡后形成了一個空間上分離且時間延遲的焦點陣列。然后將該模塊并入具有高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標準雙光子熒光顯微鏡中,如圖2所示。光源是具有1MHz重復頻率的920nm的激光器,通過FACED模塊可產(chǎn)生80個脈沖焦點,其脈沖時間間隔為2ns。這些焦點是虛擬源的圖像,虛擬源越遠,物鏡處的光束尺寸越大,焦點越小。光束沿y軸比x軸能更好地充滿物鏡,從而導致x軸的橫向分辨率為0.82μm,y軸的橫向分辨率為0.35μm。雙光子顯微鏡有哪些應用呢?國內(nèi)雙光子顯微鏡成像原理是什么

雙光子顯微鏡還可以對一些具有特性的染料細胞進行實驗,還有一些短波長可以利用雙光子特性進行特定實驗。國內(nèi)雙光子顯微鏡成像原理是什么

雙光子顯微鏡是一種先進的成像技術(shù),可以在保持細胞活性的情況下,對深層組織進行高分辨率成像。它主要用于生物學、醫(yī)學和材料科學等領(lǐng)域的研究。雙光子顯微鏡的重心技術(shù)是基于雙光子激發(fā)的熒光成像。當激光通過樣品時,它會吸收特定波長的光子,然后發(fā)出熒光。雙光子顯微鏡使用兩個連續(xù)的光子同時激發(fā)樣品,這樣可以在保持樣品完整性的同時,獲得高質(zhì)量的圖像。雙光子顯微鏡具有以下優(yōu)點:1.高分辨率:由于雙光子激發(fā)的特性,它可以獲得比傳統(tǒng)顯微鏡更高的分辨率。2.深層成像:由于激光的穿透深度限制,傳統(tǒng)的光學顯微鏡無法對深層組織進行成像。而雙光子顯微鏡可以解決這個問題,因為它可以激發(fā)樣品的深層熒光。3.活細胞成像:雙光子顯微鏡可以在保持細胞活性的情況下進行成像,這對于研究細胞生理學和生物化學過程非常有用。4.多模式成像:雙光子顯微鏡可以結(jié)合多種技術(shù),如光譜成像、鈣離子成像和神經(jīng)活動成像等,以提供更豐富的生物樣品信息??傊?,雙光子顯微鏡是一種強大的研究工具,可以對深層組織和活細胞進行無損成像。這使得它在生物學、醫(yī)學和材料科學等領(lǐng)域的研究中具有廣泛的應用。國內(nèi)雙光子顯微鏡成像原理是什么