清醒動物多光子顯微鏡代理

來源: 發(fā)布時間:2024-04-18

我們要指出的是,單光子激發(fā)熒光和雙光子激發(fā)熒光,是從熒光產生的機理上來區(qū)分的。而共焦則是熒光顯微鏡的一種結構,其目的是為了,通過共焦結構,提高整個熒光顯微鏡的空間分辨率。所以共焦熒光顯微鏡可以根據激發(fā)光源的不同,實現(xiàn)單光子共焦熒光成像或者雙光子共焦熒光成像。往往一個普通的雙光子熒光顯微鏡(沒有共焦結構)其空間分辨率也可以達到單光子共焦熒光顯微鏡的水平。這樣就可以簡化整個系統(tǒng),相對來說,就提高了激發(fā)光源的利用率,以及熒光的探測效率,這個也是我們提倡雙光子熒光成像的原因之一。雙光子熒光共焦顯微鏡由于雙光子效應和共焦結構,分辨率則會更高,而我們通常說的共焦顯微鏡都是指單光子激發(fā)熒光的。與傳統(tǒng)的熒光顯微鏡相比,多光子顯微鏡具有更好的深度穿透能力和較低光損傷性,可以觀察更深層的組織結構。清醒動物多光子顯微鏡代理

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作為一個多學科、知識密集型和資金密集型的高科技產業(yè),多光子顯微鏡涉及醫(yī)學、生物學、化學、物理學、電子學、工程學等多個學科。其生產工藝相對復雜,進入門檻較高。它是衡量一個國家制造業(yè)和高科技發(fā)展水平的重要標準之一。在過去的五年里,多光子顯微鏡的市場是集中的。由于投產成本高,技術難度大,目前涌現(xiàn)的新企業(yè)并不多。顯微鏡作為傳統(tǒng)的高科技產業(yè),并沒有被其他技術顛覆,而是一直在不斷融合發(fā)展相關技術,在醫(yī)療等精密檢測領域發(fā)揮更大的作用。顯微鏡的商業(yè)化發(fā)展已進入成熟階段,主要需求來自教學、生命科學研究和精密測試等。全球市場呈現(xiàn)溫和增長趨勢。而顯微鏡產品(如多光子顯微鏡、電子顯微鏡)正在刺激市場需求,多光子顯微鏡市場發(fā)展?jié)摿薮?。美國bruker多光子顯微鏡方案利用多光子顯微鏡,進行組織內深層結構的無損成像。

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    2020年,TonmoyChakraborty等人提出了一種加快2PM軸向掃描速度的方法[2]。在光學顯微鏡中,物鏡或樣品的緩慢軸向掃描速度限制了體積成像的速度。近年來,通過使用遠程聚焦技術或電可調諧透鏡(ETL)已經實現(xiàn)了快速軸向掃描;但是,遠程聚焦中反射鏡的機械驅動會限制軸向掃描速度,ETL會引入球面像差和更高階像差,從而無法進行高分辨率成像。為了克服這些局限性,該組引入了一種新穎的光學設計,能將橫向掃描轉換為可用于高分辨率成像的無球差的軸向掃描。該設計有兩種實現(xiàn)方式,第一種能夠執(zhí)行離散的軸向掃描,另一種能夠進行連續(xù)的軸向掃描。具體裝置如圖3a所示,由兩個垂直臂組成,每個臂中都有一個4F望遠鏡和一個物鏡。遠程聚焦臂包含一個檢流掃描鏡(GSM)和一個空氣物鏡(OBJ1),另一個臂(稱為照明臂)由一個水浸物鏡(OBJ2)構成。將這兩個臂對齊,以使GSM與兩個物鏡的后焦平面共軛。準直的激光束被偏振分束器反射到遠程聚焦臂中,GSM對其進行掃描,進而使得OBJ1產生的激光焦點進行橫向掃描。

有許多方法可以實現(xiàn)快速光柵掃描,例如使用振鏡進行快速2D掃描,以及將振鏡與可調電動透鏡相結合進行快速3D掃描。而可調電動式鏡頭由于機械慣性的限制,無法在軸向快速切換焦點,影響成像速度。現(xiàn)在它可以被空間光調制器(SLM)取代。遠程對焦也是實現(xiàn)3D成像的一種手段,如圖2所示。LSU模塊中,掃描振鏡水平掃描,ASU模塊包括物鏡L1和反射鏡M,通過調整M的位置實現(xiàn)軸向掃描該技術不僅可以校正主物鏡L2引入的光學像差,還可以進行快速軸向掃描。為了獲得更多的神經元成像,可以通過調整顯微鏡的物鏡設計來放大FOV。然而,大NA和大FOV的物鏡通常很重,不能快速移動以進行快速軸向掃描,因此大FOV系統(tǒng)依賴于遠程聚焦、SLM和可調電動透鏡。由于其非侵入性和高分辨率的特點,多光子顯微鏡在神經科學、ai癥研究、免疫學等領域發(fā)揮了重要作用。

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快速光柵掃描有多種實現(xiàn)方式,使用振鏡進行快速2D掃描,將振鏡和可調電動透鏡結合在一起進行快速3D掃描,但可調電動透鏡由于機械慣性的限制在軸向無法快速進行焦點切換,影響成像速度,現(xiàn)可使用空間光調制器(SLM)代替。遠程聚焦也是一種實現(xiàn)3D成像的手段。在LSU模塊中,掃描振鏡進行橫向掃描,ASU模塊包括物鏡L1和反射鏡M,通過調控M的位置實現(xiàn)軸向掃描。該技術不僅可以校正主物鏡L2引入的光學像差,還可以進行快速的軸向掃描。想要獲得更多神經元成像,可以通過調整顯微鏡的物鏡設計來擴大FOV,但是具有大NA和大FOV的物鏡通常重量較大,無法快速移動以進行快速軸向掃描,因此大型FOV系統(tǒng)依賴于遠程聚焦、SLM和可調電動透鏡。多光子顯微鏡是一種強大的顯微鏡技術,具有廣泛的應用前景和發(fā)展?jié)摿?。美國bruker多光子顯微鏡方案

多光子顯微鏡,助力科研人員深入探索生命科學的奧秘。清醒動物多光子顯微鏡代理

    對于雙光子(2P)成像而言,離焦和近表面熒光激發(fā)是兩個比較大的深度限制因素,而對于三光子(3P)成像這兩個問題大大減小,但是三光子成像由于熒光團的吸收截面比2P要小得多,所以需要更高數量級的脈沖能量才能獲得與2P激發(fā)的相同強度的熒光信號。功能性3P顯微鏡比結構性3P顯微鏡的要求更高,它需要更快速的掃描,以便及時采樣神經元活動;需要更高的脈沖能量,以便在每個像素停留時間內收集足夠的信號。復雜的行為通常涉及到大型的大腦神經網絡,該網絡既具有局部的連接又具有遠程的連接。要想將神經元活動與行為聯(lián)系起來,需要同時監(jiān)控非常龐大且分布普遍的神經元的活動,大腦中的神經網絡會在幾十毫秒內處理傳入的刺激,要想了解這種快速的神經元動力學,就需要MPM具備對神經元進行快速成像的能力??焖費PM方法可分為單束掃描技術和多束掃描技術。 清醒動物多光子顯微鏡代理