在多光子显微镜(也称为非线性或双光子显微镜)中,以两倍正常激发波长照射样品。更长的波长是有利的,因为它们可以更深地穿透样品进行3D成像,并且因为它们不会损坏样品,从而延长样品寿命。为了实现多光子激发,照明光束在空间上聚焦(使用光学器件),同时使用高能短脉冲激发光束以提高两个(或更多)光子同时到达同一位置(即荧光团分子)的概率。多光子显微技术的例子包括二次谐波产生(SHG)、三次谐波产生(THG)、相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和受激发射耗尽(STED)显微技术。由于这些技术中的每一种都使用脉冲激光器,因此选择能够比较大限度地减少脉冲色散的光学组件很重要,并且激光反射二向色镜应具有低GDD特性。多光子显微镜技术的优势如何?又有哪些应用?美国灵长类多光子显微镜
多光子成像系统提供的优势包括了真正的三维成像、对活组织内部深处进行成像的能力以及消除平面外荧光的能力。使用这种方法进行成像,可以对斯托克斯位移非常短和/或效率非常低的荧光染料进行成像,甚至可以对样品或组织中固有的荧光分子进行成像。多光子成像的缺点包括需要高峰值功率脉冲激光器,例如锁模钛:蓝宝石激光器,并且直到现在,缺乏在整个发射范围内提供足够吞吐量的高性能滤光片。整个激光调谐范围内的兴趣和足够的阻挡。多光子显微镜暗场成像从双光子到三光子甚至四光子,这种非线性成像技术通常也被统称为多光子显微镜。
单光子激发荧光的过程,就是荧光分子吸收一个光子,从基态跃迁到激发态,跃迁以后,能量较大的激发态分子,通过内转换把部分能量转移给周围的分子,自己回到比较低电子激发态的比较低振动能级。处于比较低电子激发态的比较低振动能级的分子的平均寿命大约在10s左右。这时它不是通过内转换的方式来消耗能量,回到基态,而是通过发射出相应的光量子来释放能量,回到基态的各个不同的振动能级时,就发射荧光。因为在发射荧光以前已经有一部分能量被消耗,所以发射的荧光的能量要比吸收的能量小,也就是荧光的特征波长要比吸收的特征波长来的长。
随着现代分子生物学技术的快速发展和科学技术的进步,特别是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,这为在体内研究基因表达、分子间相互作用、细胞增殖、细胞信号转导、诱导分化、细胞凋亡和新生血管生成提供了良好的生物学条件。然而,尽管利用现有的分子生物学方法对基因表达与蛋白质的相互作用进行了深入细致的研究,但仍然无法实现对蛋白质和基因活性的实时动态监测。在细胞的生理过程中,基因尤其是蛋白质的表达、修饰和相互作用往往是可逆的、动态变化的。目前,分子生物学方法无法捕捉到蛋白质和基因的这些变化,但获得这些信息对于研究基因表达与蛋白质的相互作用非常重要。因此,有必要发展一种动态、实时、连续监测蛋白质和基因活性的方法。多光子显微镜将生物打印结构准确定位和定向到特定的解剖部位,使其能够在小鼠组织内制造复杂结构。
作为一个多学科交叉、知识密集、资金密集的高技术产业,多光子显微镜涉及医学、生物学、化学、物理学、电子学、工程学等学科,生产工艺相对复杂,进入门槛较高,是衡量一个国家制造业和高科技发展水平的重要标准之一。过去的5年,多光子显微镜市场集中,由于投产生产的成本较高,技术难度大,目前涌现的新企业不多。显微镜作为一个传统的高科技行业,其作用至今没有被其他技术颠覆,只是不断融合并发展相关技术,在医疗和其他精密检测领域发挥着更大的作用。显微镜的商业化发展已进入成熟期,主要需求来自教学、生命科学的研究及精密检测等,全球市场呈现平缓的增长态势。然而,显微镜产品(如多光子显微镜、电子显微镜)正拉动市场需求,多光子显微镜市场发展潜力巨大。全球多光子显微镜主要消费地区分析,包括消费量及份额等。美国共聚焦多光子显微镜数据处理
全球多光子显微镜主要生产地区分析,包括产量、产值份额等。美国灵长类多光子显微镜
Ca2+是重要的第二信使,对于调节细胞的生理反应具有重要的作用,开发和利用双光子荧光显微成像技术对Ca2+荧光信号进行观测,可以从某些方面对有机体或细胞的变化机制进行分析,具有重要的意义。利用双光子荧光显微成像技术可以观察细胞内用荧光探针标记的Ca2*的时间和空间的荧光图像的变化,还可以观察细胞某一层面或局部的(Ca2+)荧光图像和变化。通过对单细胞的研究发现,Ca2+不仅在细胞局部区域间的分布是不均匀的,而且细胞内各局部区域的不同深度或层次间也存在不同程度的Ca2+梯差即所谓的空间Ca2梯差。美国灵长类多光子显微镜