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什么是多光子激光掃描顯微鏡?

來源:北京瑞科中儀科技有限公司   2025年02月21日 10:57  

多光子激光掃描顯微鏡(Multiphoton Laser Scanning Microscopy,簡稱MPLSM)是一種先進的光學(xué)顯微技術(shù),它利用兩個或多個光子同時被樣品吸收的非線性光學(xué)過程來激發(fā)熒光,從而實現(xiàn)對生物樣品的深層成像。由于其成像機制,MPLSM在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

工作原理

多光子激光掃描顯微鏡的核心是多光子吸收現(xiàn)象。在傳統(tǒng)的單光子熒光顯微鏡中,一個高能量的光子被樣品中的熒光分子吸收,激發(fā)熒光。而在多光子顯微鏡中,兩個或多個低能量的光子幾乎同時被同一個熒光分子吸收,其總能量相當(dāng)于一個高能量光子的能量,從而激發(fā)熒光。這種多光子吸收過程需要光子密度,通常只有在聚焦激光束的焦點處才能實現(xiàn)。

主要特點

1. 深層成像能力:由于多光子吸收僅在高光子密度的焦點處發(fā)生,因此背景熒光大大減少,使得MPLSM能夠?qū)^厚的生物樣品進行深層成像,而不受樣品表面散射和自發(fā)熒光的干擾。

2. 低光毒性:由于激發(fā)光只在焦點處有效,遠離焦點的組織不會受到光損傷,因此多光子顯微鏡對活細胞和組織的光毒性較低,適合長時間觀察。

3. 高分辨率MPLSM可以實現(xiàn)亞細胞結(jié)構(gòu)的高分辨率成像,特別是在Z軸方向上,其分辨率遠高于傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡。

應(yīng)用領(lǐng)域

1. 神經(jīng)科學(xué)研究MPLSM廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)的深層成像,如觀察活體腦組織中的神經(jīng)元活動和突觸連接。

2. 發(fā)育生物學(xué):在胚胎發(fā)育過程中,MPLSM可以用于觀察細胞遷移、組織形成和器官發(fā)育等動態(tài)過程。

3. 腫瘤學(xué)研究:通過多光子顯微鏡,研究人員可以觀察腫瘤微環(huán)境、腫瘤細胞與周圍組織的相互作用等。

4. 免疫學(xué)研究MPLSM有助于研究免疫細胞在組織中的行為和功能,如淋巴細胞的遷移和活化。

結(jié)論

多光子激光掃描顯微鏡以其成像機制和顯著的優(yōu)勢,在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,MPLSM有望在未來的科學(xué)研究中發(fā)揮更大的作用。

 


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