双光子及共聚焦激光扫描显微术研究天花粉蛋白对人绒癌细胞的作用机制

天花粉蛋白 (trichosanthin ,TCS)是从中草药栝楼根中提取的一种核糖体失活蛋白 ,具有抗肿瘤和抗HIV功能 .应用双光子及共聚焦激光扫描显微术结合特异性荧光探针Hoechst 3334 2、 2′,7′ 二氯荧光黄双乙酸酯(DCFH DA)、Indo 1和Fluo 3 AM ,首次同时观察了TCS诱导人绒癌细胞 (JAR细胞 )凋亡过程中活性氧自由基 (ROS)和细胞内钙离子浓度 ([Ca2 + ]i)的变化 ,实验结果表明TCS引起的 [Ca2 + ]i 升高和ROS形成参与了TCS诱导的JAR细胞凋亡 ,并且ROS形成和 [Ca2 + ]i 升高有关 .共聚焦激光扫描显微术的研究结果表明 ,[Ca2 + ]i 升高不是导致ROS形成的主要原因 。

双光子激光扫描显微镜中折射率失配引起的图象变形研究

双光子激光扫描显微镜 (TPL SM)在观察生理溶液中的生物样品的结构时 ,水浸物镜是最好的选择 .但是 TPLSM在进行生物样品的三维结构观察时 ,需要样品和物镜在 Z轴方向上做相对移动 ,这种移动很容易引起样品在水溶液中飘动 .为了防止这种样品的漂移 ,往往要在水物镜和样品之间加入盖波片 .由于盖波片和水及样品间的折射率失配将会导致TPL SM荧光图象的变形 ,给观察结果带来误差 .本文主要利用 TPLSM的外源探测器 (ex-ternal detection)观察荧光小球的 TPLSM的荧光图象 ,比较插入盖波片前后小球荧光图象的变化情况 ,研究水浸物镜在插入盖波片后折射率失配引起 TPL SM图象的变形程度及共焦小孔对改进图象变形的作用 .结果显示盖波片的折射率失配不仅导致 TPL SM荧光图象的畸变 ,同时还导致 TPL SM图象的荧光强度和信噪比的下降 .进一步的研究表明共焦小孔可以部分改进由于折射率失配引起畸变的 TPL SM荧光图象的质量 .

基于多光子激光扫描技术的人体皮肤黑色素含量和分布的在体探究

采用多光子激光扫描技术(MPT)和荧光寿命成像技术(FLIM),通过荧光图像和FLIM图像可视化,以及荧光信号强度和短寿命组分a1的计算,对不同光暴露区域皮肤表皮层黑色素的含量和分布进行定性和定量在体探究。试验结果表明:皮肤表皮浅层中黑色素含量的分布呈现光暴露区域高于非光暴露区域的趋势;皮肤基底层中黑色素含量在不同光暴露区域无明显差异。该探索研究为化妆品美白功效评价提供了新的测试方法。

双光子激光共焦扫描显微技术在环境化学中的应用及展望

介绍了双光子激光共焦扫描显微技术的基本原理,评述了该技术与传统荧光显微技术和单光子激光共焦扫描显微技术的异同,并且结合双光子激光共焦扫描显微技术在实际工作中的应用,评述了其在环境化学中的应用潜力及发展前景。

小鼠双光子激光扫描显微镜活体成像窗口构建技术

双光子显微成像技术以其组织器官穿透性深、光漂白及光毒性低等独特优势,成为小动物活体光学高分辨显微成像的重要工具;但是活体状态下,由于动物的呼吸、心跳以及一些组织非自主的蠕动等使观察视野无法固定,导致图像失焦,降低实验的可重复性。成像视窗以其支持原位、实时观察及长期成像等优势,已成为双光子活体成像的重要辅助手段之一。本文主要介绍了小鼠不同脏器活体成像固定装置的设计、成像视窗的构建方法以及成像窗口在实际应用中需注意的问题等,旨在为使用者提供更多的方法参考,解决活体成像图像稳定度低、清晰度差等问题,拓宽实验种类,提高观察深度和精度。

基于飞秒激光的高速双光子刻写技术

基于飞秒激光的双光子聚合(two-photon polymerization,TPP)加工技术一直是三维微纳加工技术中的研究热点。随着生命科学、材料工程、微纳光学等领域对复杂、大面积微型三维器件制备需求的提升,TPP加工效率不足的问题日益严重,加工时间过长不仅造成加工结构的不稳定,更是严重阻碍这些重要三维器件的进一步推广应用。本文以TPP加工效率提升方面的研究工作为主线,分别从单光束刻写、并行多光束刻写、面曝光和体曝光四个方式进行总结与对比,阐述相应的光学系统设计、刻写策略、刻写精度与通量等方面的研究情况,总结各种技术的优势与劣势,同时展望未来发展趋势。

扫描型单光子激光雷达的水深折射改正方法

针对轻小型单光子激光雷达水深测量折射改正计算的问题,提出了一种光线跟踪的激光水面入射角计算方法,推导出了非稳态条件下卵形扫描模式的激光反射光线向量及激光天底角计算公式,建立了轻小型单光子激光雷达系统的水深折射改正模型。以中科院上海技术物理研究所研制的无人机激光测深系统为例,在海南省万宁市加井岛附近浅海水域开展试验,并用船载单波束测深数据进行精度验证。结果表明,修正后的测深中误差为0.24 m,有效保证了单光子激光雷达测深数据的可靠性。

多光子激励激光扫描显微镜

讨论了多光子显微镜的原理和特征。给出了显微镜的空间分辨率和实际装配图 ,用它观察细胞中的动态情况 ,给出了Ca2 +波在细胞中传送的动态情况的实验结果。

活体小鼠微血管血流倒置双光子激光扫描显微镜检测方法的建立

目的 使用倒置双光子显微镜,建立连续及质量更好的活体微血管成像及血流计算。方法 将麻醉和尾静脉注射染料的小鼠放置于37℃热板中央,剥离的组织器官放置于打磨自制的低边缘共聚焦小皿内,生理盐水浸没,自制不同重量和大小的圆形金属垫片按压暴露的组织器官。利用上述改进的装置测量孕鼠(n=3)和正常雌鼠(n=3)的肝脏及后肢的微血管血流差异。结果 此方法可以实现稳定连续成像,孕鼠比正常雌鼠的肝脏及后肢血流速度更快。结论 此方法能对组织器官进行微血管三维立体成像和血流速度检测。

飞秒激光声光扫描双光子显微镜的理论研究进展

本刊讯 现有的商品化双光子显微镜受限于其较低的成像速度（数帧／秒），而不能应用于观测亚毫秒以内的快速生物网络动态活动。采用声光偏转器对飞秒激光进行随机扫描，可将随机扫描速度提高至10微秒／像素，在此基础上建立的快速随机扫描双光子显微成像装置，可实现kHz量级的成像速度，并可进一步提高。然而，用声光偏转器扫描飞秒激光存在严重的色散效应。其时间色散使得脉冲展宽，

基于激光共焦扫描术的亚心形扁藻显微图像与光谱

采用激光共聚焦扫描显微技术,针对亚心形扁藻开展了研究。从获得的488 nm Ar+激光单光子激发的亚心形扁藻自体荧光光谱与图像,可知细胞内有一杯状叶绿体物质,其荧光峰值为682 nm,对应叶绿体发出的红色荧光。在单通道模式下,获得800 nm fs激光双光子激发的扁藻自体荧光光谱与图像,可知每个杯状叶绿体的内部有一个自体荧光更强的圆形物质。在双通道模式下,可分别获得小圆形物质的自体荧光图像,杯状叶绿体自体荧光图像,以及两个通道图像的叠加。进一步获得了双光子藻细胞荧光图的6个主要的荧光峰。采用单光子激光激发可获得亚心形扁藻叶绿体自体荧光图像及其荧光光谱,而双光子激光激发荧光光谱的多通道以及Lambda模式下采集光谱信号与图像,不仅可观察到亚心形扁藻的内部形态结构,还可能从双光子激发荧光图中研究分析亚心形扁藻生化物质的存在,灵敏度较单光子激发高。激光扫描共聚焦显微技术,特别是双光子荧光与图像技术可为海藻的检测与研究提供一种快速、实时、有效、简便的方法。

利用激光扫描共聚焦显微镜研究植物细胞发育形态学变化

通过激光扫描共聚焦显微镜,利用不同种类(波长)的激光研究植物细胞发育形态学变化。结果表明,利用紫外激光(351 nm)扫描可以清楚地观察到拟南芥叶片表皮细胞的形态及其变化,在已分化的叶片表皮上可观察到包括“铺垫”表皮细胞(epidermal pavement cells)、气孔保卫细胞(guard cell)、气孔伴胞(subsidiarycells)、表皮毛细胞(trichomes)和表皮毛的足细胞(socket cells)等多种形态不同的细胞种类;利用蓝光激光(488nm)辅助曙红浅染,可清晰地显示出拟南芥根生长区内部的各种原始细胞,包括静止区(quiescent center)细胞、皮层/内皮层原始细胞(cortex/endodermal initial cell)、表皮/根冠原始细胞(epidermal/root cap initial cell)和中柱/根冠原始细胞(columella/root cap initial cell)等。利用双光子激光(800 nm)连续扫描30 s可以诱发叶绿体产生自发荧光,并可观察到叶绿体在叶肉细胞中的运动轨迹。结果说明激光扫描共聚焦显微镜在植物细胞形态及发育研究上具有独特的功能。

基于单像素单光子探测的目标识别与跟踪方法

为了实现弱回波信号下非合作目标识别跟踪,文章基于单像素光子计数激光雷达系统设计了目标识别跟踪策略,并且提出了一种目标识别跟踪方法。该方法首先将单像素光子计数激光雷达系统采集得到的三维点云经过插值处理得到直观的距离像,然后采用最大稳定极值区域算法分割目标和背景,根据目标轮廓特征识别并选择需要跟踪的目标。最后提取识别目标的质心,与激光雷达扫描中心的偏差作为误差信号,控制伺服系统在扫描的基础之上执行目标跟踪。实验结果表明,当激光发射能量为625 pJ、回波光子数为25时,该系统能对距离为5 m、角速度约为2 mrad/s的目标进行稳定的识别跟踪;验证了基于单像素光子计数激光雷达的策略及方法能够稳定的分割目标和背景,以及正确提取需要识别跟踪测距的目标质心,为弱回波信号下目标识别跟踪测距提供一种有效直观的探测方法,同时,弱信号探测作为远距离探测的必要条件,为远距离下的目标探测及识别跟踪提供了一个新的技术方向。

光子线微腔激光器

1引言 微腔激光器是当前光电子学和光子学中迅速发展起来的一种新器件.所谓微腔一般是指至少有一维尺寸在光波长量级的微型光学谐振腔,而光子线微腔激光器有二维尺寸在光波长的量级.微腔最重要的作用是改变物质的自发发射特性,使其在微腔内受到抑制或增强.

用于神经活动观测的随机扫描双光子显微成像

双光子荧光显微镜是神经科学研究中的重要观测仪器,但是现有的商品化仪器受限于较低的成像速度,难以满足脑功能研究中毫秒量级神经信号检测的需要.基于声光偏转器的快速随机扫描双光子显微成像技术,有望在保持信噪比的同时提高观测速度.本文综述了这一研究的最新进展,从飞秒激光经过角色散器件后的时空演化理论、声光偏转器的色散补偿方法、随机扫描成像仪器及仪器应用到神经成像时钙信号的识别方法四个方面分别进行介绍,最后分析了随机扫描双光子显微成像技术的发展趋势.这项技术的系统深入研究将为神经活动观测提供一种全新的方法,推动脑科学研究的发展.

飞秒激光双光子聚合加工微纳结构

针对微/纳机电系统(MEMS/NEMS)零部件加工制造难题,研究具有亚衍射极限空间分辨率的飞秒激光双光子聚合加工方法,搭建钛蓝宝石飞秒激光微纳加工系统,对液态聚合物材料进行飞秒激光双光子聚合加工工艺试验研究。结果表明:随着激光功率的降低,单个固化点的尺寸减小,加工分辨率提高;扫描步距减小,所加工工件的表面粗糙度数值减小,但加工效率降低。基于CAD软件设计出微米墙和纳米线构成的三维微纳结构,利用飞秒激光双光子聚合加工得到该三维微纳结构实物,通过优化工艺参数加工出直径小于100 nm的纳米线,从而证明飞秒激光双光子聚合加工方法为微/纳器件的制造提供了一种有效方法。

激光扫描增孵机在批量孵化中的应用效果

在孵化效率较低的条件下,如何通过外界因素来提高孵化率,是一个非常重要的技术环节。1986年春季我场在受精卵孵化率较低的情况下。

双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究

采用自由基浓度起伏理论并考虑光镊集聚效应,理论研究了飞秒激光双光子聚合多次快速扫描的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系,考虑光镊力及自由扩散效应对自由基分布的影响,得到了多次快速扫描加工线宽的表达式。研究了多次扫描过程中产生自由基浓度随扫描次数的变化、双光子聚合加工不同扫描次数下加工线宽随激光功率的变化、多次扫描过程中间隔时间对于加工线宽的影响。多次扫描的线宽表达式可以直接回归至单次扫描的一般公式,且理论结果与文献中实验加工线宽相吻合,两者误差在2%。控制扫描间隔时间,减少自由基的向外扩散运动以及被树脂材料内大分子猝灭,使得活性自由基的分布更为集中,可以获得更小的加工线宽。研究结果为飞秒激光双光子更小线宽加工的研究提供了新的思路,为飞秒激光多次快速扫描加工提供了理论依据。