當細胞在受到外界刺激時,隨著刺激時間的增長,即使刺激繼續存在,Ca2+熒光信號不但不會繼續增強,反而會減弱,直至恢復到未加刺激物時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化情況,研究發現,配了在粘著過程中,Ca2+熒光信號未發生任何變化,而配子之間發生融合作用時,Ca2+熒光信號強度卻會出現一個不穩定的峰值,并可持續幾分鐘。這些現象,對研究受精發育的早期信號及Ca2+在卵細胞和受精卵的發育過程中的作用具有重要的意義。在其它一些生理過程如細胞分裂、胞吐作用等,Ca2+熒光信號強度也會發生很的變化。顯微鏡產品正拉動市場需求,多光子顯微鏡市場發展潛力巨大。美國bruker多光子顯微鏡Ultim...
2020年,JianglaiWu等人提出提高2PM橫向掃描速率的裝置,稱為FACED(free-spaceangular-chirp-enhanceddelay)。圓柱透鏡將激光束一維聚焦,會聚角為Δθ。光束進入到一對幾乎平行的高反射鏡中,其間距為S,偏角為α。經過反射鏡多次反射后,激光脈沖被分成多個傳播方向不同的子脈沖(N=Δθ/α),脈沖間以2S/c的時間延遲(c,光速)回射。FACED模塊輸出處的子脈沖序列可以看作從虛擬光源陣列發出的光,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據采集系統的標準雙光子熒光顯微鏡中。光源是具有1MHz...
現代分子生物學技術的迅速發展和科技的進步,特別是隨著后基因組時代的到來,人們已經能夠根據需要建立各種細胞模型,為在體研究基因表達規律、分子間的相互作用、細胞的增殖、細胞信號轉導、誘導分化、細胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物學條件。然而,盡管人們利用現有的分子生物學方法,已經對基因表達和蛋白質之間的相互作用進行了深入、細致的研究,但仍然不能實現對蛋白質和基因活動的實時、動態監測。在細胞的生理過程中,基因、尤其是蛋白質的表達、修飾和相萬作用往往發生可逆的、動態的變化。目前的分子生物學方法還不能捕獲到蛋白質和基因的這些變化,但獲取這些信息對與研究基因的表達和蛋白質之間的相互作用又至關重要。因...
單束掃描技術可以高速遍歷大視場(FOV)的神經組織:使用MPM對神經元進行成像時,通過隨機訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經元,這樣不僅避免掃描到任何未標記的神經纖維,還可以優化激光束的掃描時間。隨機訪問掃描(圖1)可以通過聲光偏轉器(AOD)來實現,其原理是將具有一個射頻信號的壓電傳感器粘在合適的晶體上,所產生的聲波引起周期性的折射率光柵,激光束通過光柵時發生衍射。通過射頻電信號調控聲波的強度和頻率從而可以改變衍射光的強度和方向,這樣使用1個AOD就可以實現一維橫向的任意點掃描,利用1對AOD,結合其他軸向掃描技術可實現3D的隨機訪問掃描。但是該...
隨著生物分子光學標記技術的不斷進步,光學技術在揭示生命活動基本規律的研究中正發揮越來越重要的作用,也為醫學診療提供了更多、更有效的手段。生物醫學光學是近年來受到國際光學界和生物醫學界關注的研究熱點,在生物活檢、光動力、細胞結構與功能檢測、基因表達規律的在體研究等問題上取得了一系列研究成果,目前正在從宏觀到微觀上對大腦活動與功能進行多層面的研究。細胞重大生命活動(包括細胞增殖、分化、凋亡及信號轉導)的發生和調節是通過生物大分子間(如蛋白質-蛋白質、蛋白質-核酸等)相互作用來實現的。蛋白質作為基因調控的產物,與細胞和機體生理過程代謝直接相關,深入研究基因表達及蛋白質-蛋白質相互作用不僅能揭示生命活...
某種物質能產生熒光,首要條件是分子必須具有吸收的結構,即生色團(分子中具有吸收特征頻率的光能的基團)。其次,該物質必須具有一定的量子產率和適宣的環境。我們把分子中發射熒光的基團稱為熒光團。熒光團一定是生色團,但生色團不一定是熒光團。因為,如果生色團的量子產率等于零,就不能發射出熒光,處于激發態的分子,可以由許多方式(如熱,碰撞)把能量釋放出來,發射熒光只是其中的一種方式。此外,一種物質吸收光的能力及量子產率又與物質所處的環境密切相關。多光子顯微鏡適用于動物大腦皮層深層(400微米)細胞的形態、生理學研究。進口多光子顯微鏡飛秒激光對于雙光子(2P)成像而言,離焦和近表面熒光激發是兩個比較大的深度...
雙光子顯微鏡工作原理是將超快的紅外激光脈沖傳輸到樣品中,在樣品中與組織或熒光標記相互作用,這些組織或熒光標記發出用于創建圖像的信號。雙光子顯微鏡被多用于生物學研究,因為它能夠產生高分辨率的3-D圖像,深度達1毫米。然而,這些優點帶來了有限的成像速度,因為微光條件需要逐點圖像采集和重建的點檢測器。為了加快成像速度,科學家之前開發了一種多焦點激光照明方法,該方法使用數字微鏡設備(DMD),這是一種通常用于投影儀的低成本光掃描儀。此前人們認為這些DMD不能與超快激光一起工作。然而現在解決了這個問題,這使得DMD在超快激光應用中得以應用,這些應用包括光束整形、脈沖整形、快速掃描和雙光子成像。DMD在樣...
快速光柵掃描有多種實現方式,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,現可使用空間光調制器(SLM)代替。遠程聚焦也是一種實現3D成像的手段,如圖2所示。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系統需要依賴...
2020年,TonmoyChakraborty等人提出了加速2PM軸向掃描速度的方法[2]。在光學顯微鏡中,物鏡或樣品緩慢的軸向掃描速度限制了體成像的速度。近年來,通過使用遠程聚焦技術或電調諧透鏡(ETL)已經實現了快速軸向掃描。但遠程對焦時對反射鏡的機械驅動會限制軸向掃描速度,ETL會引入球差和高階像差,無法進行高分辨率成像。為了克服這些限制,該小組引入了一種新的光學設計,可以將橫向掃描轉換為無球面像差的軸向掃描,以實現高分辨率成像。有兩種方法可以實現這種設計。***個可以執行離散的軸向掃描,另一個可以執行連續的軸向掃描。如圖3a所示,特定裝置由兩個垂直臂組成,每個臂具有4F望遠鏡和物鏡。遠...
世界多光子激光掃描顯微鏡產業主要布局在德國和日本,德國是以徠卡顯微系統和蔡司為,而日本以尼康和奧林巴斯公司為,2020年,上述企業占據著世界多光子激光掃描顯微鏡市場64.44%的市場份額,其發展戰略左右著多光子激光掃描顯微鏡市場的走向。目前世界市場對多光子激光掃描顯微鏡的需求在增長,中國市場這方面的需求增長更快,未來五年多光子激光掃描顯微鏡市場的發展在中國將具有很大的發展潛力。國內顯微鏡制造市場目前斷層嚴重。目前我國顯微鏡行業發展缺乏技術沉淀,20年以上經營積累的企業十分稀缺,深度精密制造、光學重要部件設計及工藝嚴重制約產業升級。目前中國顯微鏡中如多光子顯微鏡、共聚焦掃描和電子顯微鏡等主要集中...
雙光子熒光顯微成像主要有以下優點∶a.光損傷小∶雙光子熒光顯微鏡使用可見光或近紅外光作為激發光,對細胞和組織的光損傷很小,適合于長時間的研究;b.穿透能力強∶相對于紫外光,可見光或近紅外光具有很強的穿透性,可以對生物樣品進行深層次的研究;c.高分辨率∶由于雙光子吸收截面很小P,只有在焦平面很小的區域內可以激發出熒光,雙光子吸收局限于焦點處的體積約為λ范圍內;d.漂白區域很小,焦點以外不發生漂白現象。e.熒光收集率高。與共聚焦成像相比,雙光子成像不需要光學濾波器,提高了熒光收集率。收集效率提高直接導致圖像對比度提高。f.對探測光路的要求低。由于激發光與發射熒光的波長差值加大以及自發的三維濾波效果...
多光子顯微鏡對成像深度的改善利用紅光或紅外光激發,光散射小(小粒子的散射與波長的四次方的成反比)。不需要***,能更多收集來自成像截面的散射光子。***不能區分由離焦區域或焦點區發射出的散射光子,多光子在深層成像信噪比好。單光子激發所用的紫外或可見光在光束到達焦平面之前易被樣品吸收而衰減,不易對深層激發。多光子熒光成像的特點。深度成像∶與共聚焦相比能更好地對厚散射物質成像。信噪比∶多光子吸收采用的波長是單光子吸收的2倍以上,所以顯微試樣中的瑞利散射更小,熒光測定的信噪比更高。觀察活細胞∶離子測量(i.e.Ca2+),GFP,發育生物學等—減少了光毒性和光漂白,能對細胞長時間觀察。多光子顯微鏡作...
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...
從產品類型及技術方面來看,正置顯微鏡占據絕大多數市場。2020年,全球多光子激光掃描正置顯微鏡市場達到87.30百萬美元,預計到2027年該部分市場將達到154.02百萬美元,年復合增長率(2021-2027)為8.48%。中國多光子激光掃描正置顯微鏡市場達到13.32百萬美元,預計到2027年該部分市場將達到25.21百萬美元,年復合增長率(2021-2027)為9.58%。從產品市場應用情況來看,研究機構為主要應用領域,2020年約占全球市場46.28%。2020年,全球多光子激光掃描顯微鏡研究機構應用消費量為174臺,預計2027年達到349臺,2021-2027年復合增長率(CAGR)...
細胞在受到外界刺激時,隨著刺激時間的增長,即使刺激繼續存在,Ca2+熒光信號不但不會繼續增強,反而會減弱,直至恢復到未加刺激物時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化情況,研究發現,配了在粘著過程中,Ca2+熒光信號未發生任何變化,而配子之間發生融合作用時,Ca2+熒光信號強度卻會出現一個不穩定的峰值,并可持續幾分鐘。這些現象,對研究受精發育的早期信號及Ca2+在卵細胞和受精卵的發育過程中的作用具有重要的意義。在其它一些生理過程如細胞分裂、胞吐作用等等,Ca2+熒光信號強度也會發生很強的變化。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。美國飛秒激光多光子顯微鏡成像精度從...
雙光子顯微鏡工作原理是將超快的紅外激光脈沖傳輸到樣品中,在樣品中與組織或熒光標記相互作用,這些組織或熒光標記發出用于創建圖像的信號。雙光子顯微鏡被多用于生物學研究,因為它能夠產生高分辨率的3-D圖像,深度達1毫米。然而,這些優點帶來了有限的成像速度,因為微光條件需要逐點圖像采集和重建的點檢測器。為了加快成像速度,科學家之前開發了一種多焦點激光照明方法,該方法使用數字微鏡設備(DMD),這是一種通常用于投影儀的低成本光掃描儀。此前人們認為這些DMD不能與超快激光一起工作。然而現在解決了這個問題,這使得DMD在超快激光應用中得以應用,這些應用包括光束整形、脈沖整形、快速掃描和雙光子成像。DMD在樣...
從應用的行業來看,多光子激光掃描顯微鏡主要集中于機構、學校及醫院對生物科學的研究。與此同時,光學玻璃、液晶材料、濾光片、電子元器件等光學材料則組成了上行業。處于中游的多光子激光掃描顯微鏡行業正是受到上下**業的共同影響,才會呈現出目前的市場態勢。2020年,全球多光子激光掃描顯微鏡市場規模達到了,預計2027年將達到,年復合增長率(CAGR)為(2021-2027)。中國市場規模增長快速,2020年,中國多光子激光掃描顯微鏡市場收入達到了,預計2027年將達到,年復合增長率(CAGR)為(2021-2027)。本報告研究“十三五”期間全球及中國市場多光子激光掃描顯微鏡的供給和需求情況,以及“十...
快速光柵掃描有多種實現方式,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,現可使用空間光調制器(SLM)代替。遠程聚焦也是一種實現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系統依賴于遠程聚焦、SL...
當激光光束焦點的位置在鏡面上,此時被反射的激光在無限空間中成為準直光束,并在OBJ2的焦平面上形成了一個激光光斑。同理,如果橫向掃描光束,則會形成遠離傾斜鏡鏡面的焦點,這又導致返回的光束會聚或發散,進而OBJ2能在軸向不同位置形成焦點,通過這種方式即能實現連續的軸向掃描。對于較小的傾斜角,聚焦沒有球差。該組在實驗中表征了這種將橫向掃描轉換為軸向掃描技術的光學性能,并使用它將光片顯微鏡的成像速度提升了一個數量級,從而可以在三個維度上量化快速的囊泡動力學。該組還演示了使用雙光子光柵掃描顯微鏡以12kHz進行共振遠程聚焦,該技術可對大腦組織和斑馬魚心臟動力學進行快速成像,并具有衍射極限的分辨率。光子...
對于雙光子成像而言,離焦和近表面熒光激發是兩個比較大的深度限制因素,而對于三光子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系起來,需要同時監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...
SternandJeanMarx在評論中說:祖家能夠在更為精細的層次研究樹突的功能,這在以前是完全不可能的。新的技術(如腦片的膜片鉗和雙光子顯微使人們對樹突的計算和神經信號處理中的作用有了更好的理解。他們解釋了是樹突模式和形狀多樣性,及其獨特的電、及其獨特的電化學特征使神經元完成了一系列的專門任務。雙光子與共聚焦在發育生物學中的應用雙光子∶每2.5分鐘掃描一次,觀察24小時,發育到桑椹胚和胚泡階段共聚焦∶每15分鐘掃描一次,觀察8小時后細胞分裂停止,不能發育到桑椹胚和胚泡階段共聚焦激發時的細胞存活率為多光子系統的10~20%。多光子顯微鏡市場集中,由于投產生產的成本較高,技術難度大,目前涌現的...
多光子激光掃描顯微鏡的產業發展,世界多光子激光掃描顯微鏡產業主要分布在德國和日本,德國以徠卡顯微系統和蔡司為基礎,日本以尼康和奧林巴斯為基礎。2020年以來,這些企業占據了全球多光子激光掃描顯微鏡市場的64.44%,它們的發展策略影響著多光子激光掃描顯微鏡市場的走向。目前,世界市場對多光子激光掃描顯微鏡的需求正在增長,中國市場的需求增長更快。未來五年多光子激光掃描顯微鏡市場的發展在中國將仍有巨大的發展潛力。證實了多光子顯微鏡對皮膚和別的皮膚病的診斷的可行性。全自動多光子顯微鏡配置SternandJeanMarx在評論中說:祖家能夠在更為精細的層次研究樹突的功能,這在以前是完全不可能的。新的技術...
SternandJeanMarx在評論中說:祖家能夠在更為精細的層次研究樹突的功能,這在以前是完全不可能的。新的技術(如腦片的膜片鉗和雙光子顯微使人們對樹突的計算和神經信號處理中的作用有了更好的理解。他們解釋了是樹突模式和形狀多樣性,及其獨特的電、及其獨特的電化學特征使神經元完成了一系列的專門任務。雙光子與共聚焦在發育生物學中的應用雙光子∶每2.5分鐘掃描一次,觀察24小時,發育到桑椹胚和胚泡階段共聚焦∶每15分鐘掃描一次,觀察8小時后細胞分裂停止,不能發育到桑椹胚和胚泡階段共聚焦激發時的細胞存活率為多光子系統的10~20%。全球多光子顯微鏡主要生產地區分析,包括產量、產值份額等。美國清醒動物...
當細胞受到外界刺激時,隨著刺激時間的增加,即使繼續刺激,Ca2+熒光信號也不會繼續增強,反而會減弱,直至恢復到無刺激時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化,發現粘附過程中Ca2+熒光信號沒有變化,但當配子融合時,Ca2+熒光信號強度出現一個不穩定的峰值,持續數分鐘。這些現象對于研究受精發育的早期信號以及Ca2+在卵子和受精卵發育中的作用具有重要意義。在其他生理過程中,如細胞分裂和胞吐,Ca2+熒光信號的強度也會發生很大的變化。多光子顯微鏡作為一種研究微觀結構和功能的技術,在眾多領域得到了普遍的應用。清醒動物多光子顯微鏡應用單光子激發熒光和雙光子激發熒光,是從熒光產生的機理上來區分的...
多光子顯微鏡的前景巨大作為一個多學科交叉、知識密集、資金密集的高技術產業,多光子顯微鏡涉及醫學、生物學、化學、物理學、電子學、工程學等學科,生產工藝相對復雜,進入門檻較高,是衡量一個國家制造業和高科技發展水平的重要標準之一。過去的5年,多光子顯微鏡市場集中,由于投產生產的成本較高,技術難度大,目前涌現的新企業不多。顯微鏡作為一個傳統的高科技行業,其作用至今沒有被其他技術顛覆,只是不斷融合并發展相關技術,在醫療和其他精密檢測領域發揮著更大的作用。顯微鏡的商業化發展已進入成熟期,主要需求來自教學、生命科學的研究及精密檢測等,全球市場呈現平緩的增長態勢。然而,**、、顯微鏡產品(如多光子顯微鏡、電子...
多光子成像系統提供的優勢包括了真正的三維成像、對活組織內部深處進行成像的能力以及消除平面外熒光的能力。使用這種方法進行成像,可以對斯托克斯位移非常短和/或效率非常低的熒光染料進行成像,甚至可以對樣品或組織中固有的熒光分子進行成像。多光子成像的缺點包括需要高峰值功率脈沖激光器,例如鎖模鈦:藍寶石激光器,并且直到現在,缺乏在整個發射范圍內提供足夠吞吐量的高性能濾光片。整個激光調諧范圍內的興趣和足夠的阻擋。使用雙光子顯微鏡觀察標本的時候,只有在焦平面上才有光漂白和光毒性。美國熒光多光子顯微鏡數據處理單光子激發熒光和雙光子激發熒光,是從熒光產生的機理上來區分的。而共焦則是熒光顯微鏡的一種結構,其目的是...
在多光子顯微鏡(也稱為非線性或雙光子顯微鏡)中,以兩倍正常激發波長照射樣品。更長的波長是有利的,因為它們可以更深地穿透樣品進行3D成像,并且因為它們不會損壞樣品,從而延長樣品壽命。為了實現多光子激發,照明光束在空間上聚焦(使用光學器件),同時使用高能短脈沖激發光束以提高兩個(或更多)光子同時到達同一位置(即熒光團分子)的概率。多光子顯微技術的例子包括二次諧波產生(SHG)、三次諧波產生(THG)、相干反斯托克斯拉曼光譜(CARS)和受激發射耗盡(STED)顯微技術。由于這些技術中的每一種都使用脈沖激光器,因此選擇能夠比較大限度地減少脈沖色散的光學組件很重要,并且激光反射二向色鏡應具有低GDD特...
多光子顯微優點:☆光損傷小:由于雙光子顯微鏡使用的是可見光或近紅外光作為激發光源,這一波段的光對細胞和組織的光損傷小,適用于長時間的研究;☆穿透能力強:相對于紫外光,可見光和近紅外光都具有更強的穿透能力,因而受生物組織散射的影響更小,解決對生物組織中深層物質的層析成像研究問題;☆高分辨率:由于雙光子吸收截面很小,只有在焦平面很小的區域內可以激發出熒光,雙光子吸收*局限于焦點處的體積約為波長3次方的范圍內;☆漂白區域小:由于激發只存在于交點處,所以焦點以外的區域都不會發生光漂白現象;☆熒光收集率高:與共聚焦成像相比,雙光子成像不需要光學濾波器,這樣就提高了對熒光的收集率,而收集率的提高直接導致圖...
SternandJeanMarx在評論中說:祖家能夠在更為精細的層次研究樹突的功能,這在以前是完全不可能的。新的技術(如腦片的膜片鉗和雙光子顯微使人們對樹突的計算和神經信號處理中的作用有了更好的理解。他們解釋了是樹突模式和形狀多樣性,及其獨特的電、及其獨特的電化學特征使神經元完成了一系列的專門任務。雙光子與共聚焦在發育生物學中的應用雙光子∶每2.5分鐘掃描一次,觀察24小時,發育到桑椹胚和胚泡階段共聚焦∶每15分鐘掃描一次,觀察8小時后細胞分裂停止,不能發育到桑椹胚和胚泡階段共聚焦激發時的細胞存活率為多光子系統的10~20%。從雙光子到三光子甚至四光子,這種非線性成像技術通常也被統稱為多光子顯...
神經科學重要的研究工具-多光子顯微鏡作為神經科學重要的研究工具,近年來發展快速,品牌也眾多。我們通常都是在一間開著冷氣的房間里的超大防震臺上見過這樣一套設備。臺面上復雜的光路也讓我們在使用中小心翼翼,生怕弄壞了哪里而無從修復。你是否想象過一臺放在書桌邊上就能使用的多光子顯微鏡,一臺跟普通顯微鏡一樣操作簡便的多光子顯微鏡,一臺不用擔心會碰壞的多光子顯微鏡,一臺可以在不同實驗室之間搬來搬去的多光子顯微鏡,一臺可以從任意角度進行觀察掃描的多光子顯微鏡?滔博生物TOP-Bright是一家集研發,生產,銷售于一體的專注于神經科學產品及致力于向高校、科研機構等領域提供實驗室一體化方案的高科技企業。業務服務...