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美国在体多光子显微镜作用

来源: 发布时间:2024年03月12日

    2020年,TonmoyChakraborty等人提出了一种加快2PM轴向扫描速度的方法[2]。在光学显微镜中,物镜或样品的缓慢轴向扫描速度限制了体积成像的速度。近年来,通过使用远程聚焦技术或电可调谐透镜(ETL)已经实现了快速轴向扫描;但是,远程聚焦中反射镜的机械驱动会限制轴向扫描速度,ETL会引入球面像差和更高阶像差,从而无法进行高分辨率成像。为了克服这些局限性,该组引入了一种新颖的光学设计,能将横向扫描转换为可用于高分辨率成像的无球差的轴向扫描。该设计有两种实现方式,第一种能够执行离散的轴向扫描,另一种能够进行连续的轴向扫描。具体装置如图3a所示,由两个垂直臂组成,每个臂中都有一个4F望远镜和一个物镜。远程聚焦臂包含一个检流扫描镜(GSM)和一个空气物镜(OBJ1),另一个臂(称为照明臂)由一个水浸物镜(OBJ2)构成。将这两个臂对齐,以使GSM与两个物镜的后焦平面共轭。准直的激光束被偏振分束器反射到远程聚焦臂中,GSM对其进行扫描,进而使得OBJ1产生的激光焦点进行横向扫描。 多光子显微镜,为材料科学研究和工业应用提供全新视角。美国在体多光子显微镜作用

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现代分子生物学技术的迅速发展和科技的进步,特别是随着后基因组时代的到来,人们已经能够根据需要建立各种细胞模型,为在体研究基因表达规律、分子间的相互作用、细胞的增殖、细胞信号转导、诱导分化、细胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物学条件。然而,尽管人们利用现有的分子生物学方法,已经对基因表达和蛋白质之间的相互作用进行了深入、细致的研究,但仍然不能实现对蛋白质和基因活动的实时、动态监测。在细胞的生理过程中,基因、尤其是蛋白质的表达、修饰和相万作用往往发生可逆的、动态的变化。目前的分子生物学方法还不能捕获到蛋白质和基因的这些变化,但获取这些信息对与研究基因的表达和蛋白质之间的相互作用又至关重要。因此,发展能用于、动态、实时、连续监测蛋白质和基因活动的方法是非常必要的。美国啮齿类多光子显微镜应用融合光谱技术,多光子显微镜实现更丰富的生物组织信息获取。

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继首代小型化双光子显微镜在国际上获得小鼠自由行为过程中大脑神经元和突触的动态图像后,我们成功研制了第二代小型化双光子显微镜。它具有更大的成像视野和三维成像能力,可以清晰稳定地对自由活动小鼠三维脑区的数千个神经元进行成像,实现对同一批神经元的一个月追踪记录。通过对微光学系统的重新设计系统的。微物镜工作距离延长至1mm,实现无创成像。内嵌可拆卸的快速轴向扫描模块,可采集深度180微米的3D体成像和多平面快速切换的实时成像。该扫描模块由一个快速的电动变焦透镜和一对中继透镜组成,在不同深度成像时可保持放大倍率恒定。其变焦模块重量,研究人员可根据实验需求自由拆卸。此外,新版微型化成像探头可整体即时拔插,极大地简化了实验操作,避免了长周期实验时对动物的干扰。在重复装卸探头同一批神经元时,视场旋转角小于,边界偏差小于35微米。

多光子激光扫描显微镜的产业发展,世界多光子激光扫描显微镜产业主要分布在德国和日本,德国以徕卡显微系统和蔡司为基础,日本以尼康和奥林巴斯为基础。2020年以来,这些企业占据了全球多光子激光扫描显微镜市场的64.44%,它们的发展策略影响着多光子激光扫描显微镜市场的走向。目前,世界市场对多光子激光扫描显微镜的需求正在增长,中国市场的需求增长更快。未来五年多光子激光扫描显微镜市场的发展在中国将仍有巨大的发展潜力。滔博生物多光子显微镜是一种高级的显微镜技术.

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比较两表格中的相关参数可以看出,基于分子光学标记的成像技术已经在生物活检和基因表达规律方面展示了较大的优势。例如,正电子发射断层成像(PET)可实现对分子代谢的成像,空间分辨率∶1-2mm,时间分辨率;分钟量级。与PET比较,光学成像的应用场合更广(可测量更多的参数,请参见表1-1),且具有更高的时间分辨率(秒级),空间分辨率可达到微米。因此,二者相比,虽然光学成像在测量深度方面不及PET,但在测量参数种类与时空分辨率方面有一定优势。对于小动物(如小白鼠)研究来说,光学成像技术可以实现小动物整体成像和在体基因表达成像。例如,初步研究表明,荧光介导层析成像可达到近10cm的测量深度;基于多光子激发的显微成像技术可望实现小鼠体内基因表达的实时在体成像。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。美国在体多光子显微镜实验操作

实现细胞内分子级观测,多光子显微镜开启生命科学新篇章。美国在体多光子显微镜作用

快速光栅扫描有多种实现方式,使用振镜进行快速2D扫描,将振镜和可调电动透镜结合在一起进行快速3D扫描,但可调电动透镜由于机械惯性的限制在轴向无法快速进行焦点切换,影响成像速度,现可使用空间光调制器(SLM)代替。远程聚焦也是一种实现3D成像的手段,如图2所示。在LSU模块中,扫描振镜进行横向扫描,ASU模块包括物镜L1和反射镜M,通过调控M的位置实现轴向扫描。该技术不仅可以校正主物镜L2引入的光学像差,还可以进行快速的轴向扫描。想要获得更多神经元成像,可以通过调整显微镜的物镜设计来扩大FOV,但是具有大NA和大FOV的物镜通常重量较大,无法快速移动以进行快速轴向扫描,因此大型FOV系统依赖于远程聚焦、SLM和可调电动透镜。美国在体多光子显微镜作用