微型化双光子荧光显微成像改变了在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式,可用于在动物觅食、哺乳、跳台、打斗、嬉戏、睡眠等自然行为条件下,或者在学习前、学习中和学习后,长时程观察神经突触、神经元、神经网络、远程连接的脑区等多尺度、多层次动态变化。该成果在2016年底美国神经科学年会、2017年5月冷泉港亚洲脑科学专题会议上报告后,得到包括多位诺贝尔奖获得者在内的国内外神经科学家的高度赞誉。冷泉港亚洲脑科学专题会议、美国明显神经科学家加州大学洛杉矶分校的Alcino J Silva教授在评述中写道,“从任何一个标准来看,这款显微镜都了一项重大技术发明,必将改变我们在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式。它所开启的大门,甚至超越了神经元和树突成像。系统神经生物学正在进入一个新的时代,即通过对细胞群体中可辨识的细胞和亚细胞结构的复杂生物学事件进行成像观测,从而更加深刻地理解进化所造就的大脑环路实现复杂行为的重要工程学原理。毫无疑问,这项非凡的发明让我们向着这一目标迈进了一步。”双光子显微镜能够进行光裂解、光转染和光损伤等光学操纵。国外激光荧光双光子显微镜厂家
从双光子的原理和特点我们就可以明显的得出双光子的优点:☆光损伤小:由于双光子显微镜使用的是可见光或近红外光作为激发光源,这一波段的光对细胞和组织的光损伤小,适用于长时间的研究;☆穿透能力强:相对于紫外光,可见光和近红外光都具有更强的穿透能力,因而受生物组织散射的影响更小,解决对生物组织中深层物质的层析成像研究问题;☆高分辨率:由于双光子吸收截面很小,只有在焦平面很小的区域内可以激发出荧光,双光子吸收局限于焦点处的体积约为波长3次方的范围内;☆漂白区域小:由于激发只存在于交点处,所以焦点以外的区域都不会发生光漂白现象;☆荧光收集率高:与共聚焦成像相比,双光子成像不需要光学滤波器(共焦),这样就提高了对荧光的收集率,而收集率的提高直接导致图像对比度的提高;☆图像对比度高:由于荧光波长小于入射波长,因而瑞利散射产生的背景噪声只有单光子激发时的1/16,降低了散射的干扰;☆光子跃迁具有很强的选择激发性,所以可以对生物组织中一些特殊物质进行成像研究;进口荧光双光子显微镜供应商双光子显微镜比单光子共聚焦显微镜较大的不同在于无须使用孔限制光学散射;
N掺杂可以明显影响碳点(CDs)的发射和激发特性,使双光子碳点(TP-CDs)具有本征双光子激发特性和605 nm的红光发射特性。在638 nm激光照射下,除了长波激发和发射外,还可以实现活性氧(ROS)的产生,这为光动力技术提供了巨大的可能性。更重要的是,通过各种表征和理论模拟证实,掺杂诱导的N杂环在TP-CDs与RNA的亲和力中起关键作用。这种亲和力不仅为实现核仁特异性自我靶向提供了可能,而且通过ROS断裂RNA链解离TP-CDs@RNA复合物,赋予治疗过程中的荧光变异。TP-CDs结合了ROS的产生能力、光动力疗法(PDT)过程中的荧光变化、长波激发和发射特性以及核仁的特异性自靶向性,可以认为是一种结合核仁动态变化实时处理的智能CDs。
要想让激发激光进入更深的层面,大致可从两个方面入手,装置优化与标本改造。关于装置优化,我们可以把激光束变得更细,使能量更加集中,就能让激光穿透更深。关于标本,其中影响光传播的主要是物质吸收和散射,解决这个问题,我们需要对样本进行透明化处理。一种方法是运用某种物质将标本浸泡,使其中的物质(主要是脂质)被破坏或溶解。另一种方法是运用电泳将脂质电解,让标本“透明度”提高。高光子密度带来的高能量容易损伤细胞,所以双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脉冲达到比较大值所持续的周期只有十万亿分之一秒,而其频率可以达到80至100兆赫,这样即能达到双光子激发的高光子密度要求,又能不损伤细胞,使扫描能更好地进行。双光子显微镜使用的是高能量锁模脉冲器。
双光子显微镜的优势相比普通的显微镜电子显微镜可以观察尺度更小的东西,冷冻电镜更是可以观察有活性的生物大分子,而双光子显微镜有什么优势呢?它能做到什么普通光学显微镜做不到的事情吗?原来,双光子显微镜可以精确穿透较厚标本进行定点、观察!由于电磁波的波长越短,粒子性越强,受散射影响也就越大。双光子显微镜将激发光源改为长波长激光,在增加了激光的穿透性的同时还减少了对细胞的毒性。除此之外,因为只有物镜焦点处能发生双光子激发效应,所以扫描的精确度极高,也能提高激发光效率,减少被扫描点之外的荧光物质消耗。双光子显微镜角膜成像;ultimainvestigator双光子显微镜厂家
双光子显微镜是新型的荧光显微镜,其原理大致是这样的;国外激光荧光双光子显微镜厂家
2008年钱永健等人由于荧光蛋白(GFP,绿色荧光蛋白)的发现和使用,获得了诺贝尔化学奖,是对荧光成像技术的一次巨大肯定和推动。光学成像本身具有高分辨率、高通量、非侵入和非毒性等特点,再与荧光蛋白以及荧光染料等标记物在细胞中的定位与表达技术相结合,使得科学家可以特异性的分辨生物体乃至细胞内部不同结构与成分,并且能够在生命体和细胞仍具有活性的状态下(状态)对其功能进行动态观察。这就使得荧光成像技术成为了无可替代的,生物学家现今较为重要的技术手段之一。目前,大多数细胞生物学和生理学研究主要还是在离体培养的细胞体系中研究。然而与细胞生物学研究有所不同的是,大脑的功能研究的整体性和原位性显得更加关键:只研究分离的神经元无法解释神经系统的功能和规律。由于被观测的信号会受到样本组织的散射和吸收,根本无法穿透如此深的组织进行成像。而双光子显微镜(Two-photonMicroscopy,简称TPM)的发明,则为此类研究带来了希望。双光子显微镜特有的非线性光学特性,再加上其工作波长处在红外区域等特点,令其在生物体组织内的穿透深度较大提高,使得双光子显微镜成为神经科学家进行神经成像较理想的工具。国外激光荧光双光子显微镜厂家