雙光子熒光顯微成像主要有以下優點:a.光損傷小:雙光子熒光顯微以可見光或近紅外光為激發光,對細胞和組織的光損傷小,適合長期研究;b.穿透力強:與紫外光、可見光或近紅外光相比,穿透力強,可用于生物樣品的深入研究;c.高分辨率:由于雙光子吸收截面很小P,熒光只能在焦平面很小的區域激發,雙光子吸收被限制在焦點λ左右的體積內;d.漂白區域很小,焦點外不發生漂白。E.高熒光收集率與共焦成像相比,雙光子成像不需要濾光片,提高了熒光收集率。采集效率的提高直接導致圖像對比度的提高。F.對探測光路要求低。由于激發光和發射熒光的波長差越來越大,加上自發三維濾波效應,多光子顯微鏡對光路采集系統的要求遠低于單光子共焦顯微鏡,光學系統也相對簡單。G.適用于多標簽復合測量許多染料熒光探針的多光子激發光譜比單光子激發光譜更寬,從而可以用單一波長的激發光同時激發多種染料,獲得同一生命現象的不同信息,便于相互比較和補充。目前主要使用的多光子顯微鏡包括雙光子顯微鏡和三光子顯微鏡。布魯克多光子顯微鏡實驗
單光子激發熒光的過程,就是熒光分子吸收一個光子,從基態躍遷到激發態,躍遷以后,能量較大的激發態分子,通過內轉換把部分能量轉移給周圍的分子,自己回到比較低電子激發態的比較低振動能級。處于比較低電子激發態的比較低振動能級的分子的平均壽命大約在10s左右。這時它不是通過內轉換的方式來消耗能量,回到基態,而是通過發射出相應的光量子來釋放能量,回到基態的各個不同的振動能級時,就發射熒光。因為在發射熒光以前已經有一部分能量被消耗,所以發射的熒光的能量要比吸收的能量小,也就是熒光的特征波長要比吸收的特征波長來的長。布魯克多光子顯微鏡實驗多光子顯微鏡銷售/營銷策略建議。
多束掃描技術可以同時對神經元組織的不同位置進行成像。該技術:對于兩個遠程成像位置(相距1-2mm以上),通常采用兩個**的路徑進行成像;對于相鄰區域,通常使用單個物鏡的多個光束進行成像。多光束掃描技術必須特別注意激發光束之間的串擾,這可以通過事后光源分離或時空復用來解決。事后光源分離法是指分離光束以消除串擾的算法;時空復用法是指同時使用多個激發光束,每個光束的脈沖在時間上被延遲,使不同光束激發的單個熒光信號可以暫時分離。引入的光束越多,可以成像的神經元越多,但多束會導致熒光衰減時間重疊增加,從而限制了分辨信號源的能力;并且復用對電子設備的工作速度要求很高;大量的光束也需要較高的激光功率來維持單束的信噪比,這樣容易導致組織損傷。
多光子激發掃描顯微成像系統的不足。只能對熒光成像。如果樣品包括能夠吸收激發光的色團,如色素,樣品可能受到熱損傷。分辨率略有降低,雖然可以通過同時利用共焦的小孔得到改善,但是信號會有損耗。受昂貴的超快激光器限制,多光子掃描顯微鏡的成本較高。多光子激發顯微鏡應用舉例。動物和腦片神經細胞結構與功能、動物腦皮層的成像、胚胎發育過程的長時間動態觀測、多光子激發光解籠、細胞內微區鈣動力學、多光子激發自發熒光、其它應用。多光子顯微鏡技術是對完整組織進行深層熒光成像的優先技術。
光學成像技術與分子生物學技術的結合為研究上述科學問題提供了條件與可能。因此,在現代分子生物學技術基礎上,急需發展新的成像技術。在動物體內,如何實現基因表達及蛋白質之間相五作用的實時在體成像監測是當前迫切需要解決的重大科學技術問題。這是也生物學、信息科學(光學)和基礎臨床醫學等學科共同感興趣的重大問題。對這-一一科學問題的研究不僅有助于闡明生命活動的基本規律、認識疾病的發展規律,而且對創新藥物研究、藥物療效評價以及發展疾病早期診斷技術等產生重大影響。雙光子顯微鏡采用長波長激發。布魯克多光子顯微鏡實驗
未來國產多光子激光掃描顯微鏡替代空間大。布魯克多光子顯微鏡實驗
比較兩表格中的相關參數可以看出,基于分子光學標記的成像技術已經在生物活檢和基因表達規律方面展示了較大的優勢。例如,正電子發射斷層成像(PET)可實現對分子代謝的成像,空間分辨率∶1-2mm,時間分辨率;分鐘量級。與PET比較,光學成像的應用場合更廣(可測量更多的參數,請參見表1-1),且具有更高的時間分辨率(秒級),空間分辨率可達到微米。因此,二者相比,雖然光學成像在測量深度方面不及PET,但在測量參數種類與時空分辨率方面有一定優勢。對于小動物(如小白鼠)研究來說,光學成像技術可以實現小動物整體成像和在體基因表達成像。例如,初步研究表明,熒光介導層析成像可達到近10cm的測量深度;基于多光子激發的顯微成像技術可望實現小鼠體內基因表達的實時在體成像。布魯克多光子顯微鏡實驗