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光片荧光显微成像技术及应用进展 被引量：15
1
作者 于湘华 刘超 +5 位作者 柏晨 杨延龙 彭彤 但旦 闵俊伟 姚保利 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第10期1-15,共15页
生物医学研究的发展对光学显微成像的性能,如空间分辨率、成像速度、多维度信息、成像质量等提出了更高的要求。光片荧光显微采用一个薄片光从侧面激发样品,在正交方向探测成像,具有快速三维层析成像和对样品光漂白和光毒性小的优点,是... 生物医学研究的发展对光学显微成像的性能,如空间分辨率、成像速度、多维度信息、成像质量等提出了更高的要求。光片荧光显微采用一个薄片光从侧面激发样品,在正交方向探测成像,具有快速三维层析成像和对样品光漂白和光毒性小的优点,是活体生物样品长时间显微观测的理想工具。本文介绍了光片荧光显微成像技术的基本原理及其主要特点;综述了光片荧光显微面临的主要技术问题,以及为解决这些问题而发展出的新原理、新思路和新方法;例举了光片荧光显微成像技术在细胞生物学、发育生物学和神经科学等领域的应用;讨论了该技术的发展趋势及前景。该研究旨在帮助研究者系统了解光片荧光显微成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用,为该领域科学研究提供参考。 展开更多
关键词 显微 荧光显微 光片照明 三维成像 生物医学成像
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光片荧光显微成像 被引量：10
2
作者 杨豫龙 宗伟建 +1 位作者 吴润龙 陈良怡 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期64-71,共8页
在过去的20年,激光扫描共聚焦显微镜一直是在细胞水平和亚细胞水平上观察生命活动的标准工具,但是基于针孔的共聚焦显微镜的光学层切是以牺牲焦平面以外的被激发的荧光色团和较大的光毒性为代价的。作为一种新型的荧光显微镜,光片荧光... 在过去的20年,激光扫描共聚焦显微镜一直是在细胞水平和亚细胞水平上观察生命活动的标准工具,但是基于针孔的共聚焦显微镜的光学层切是以牺牲焦平面以外的被激发的荧光色团和较大的光毒性为代价的。作为一种新型的荧光显微镜,光片荧光显微镜采用侧向照明的方式,对样品直接进行面成像。相对于点扫描的成像方式,光片显微镜成像速度远远高于激光扫描共聚焦显微镜,使得研究一些高速的精细生命活动过程成为了可能。光片荧光显微镜的另外一个优点是只有光片处的样品才会被激发,处于光片以外的样品则不会被激发,因此光毒性较小,使得人们能够在更长的时间尺度下观察样品。正是由于光片荧光显微镜特殊的照明和成像方式,才使其在大样本的三维高速成像中起到不可替代的作用。本文简要回顾了光片荧光显微镜发展的历史及研究现状,旨在为该领域的科研人员对光片荧光显微镜的现状及未来发展方向提供个人理解。 展开更多
关键词 显微 荧光成像 光片照明 显微成像 光毒性
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深组织光片荧光显微成像研究进展(特邀)
3
作者 周笑 左超 刘永焘 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期162-177,共16页
随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索,高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加重要。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测,这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需求... 随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索,高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加重要。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测,这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需求。光片荧光显微镜凭借其低光损伤、高采集速率、大视场、体成像等优点被生物学家广泛使用。然而,生物组织固有的高散射特性仍然为深层成像带来了巨大的挑战。本文重点介绍了光片荧光显微成像技术在深组织成像领域的最新进展,特别是应对高散射样本挑战的解决策略,旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考,助力其对该前沿技术的最新进展和应用前景的理解。首先,阐述了光片荧光显微镜的基本原理和高散射吸收特性的形成原因及影响;然后,进一步阐明了增加组织穿透深度、应对光散射和吸收等问题的最新进展;最后,探讨了具有大穿透深度和强抗散射能力的光片荧光显微成像技术的发展前景以及潜在应用。 展开更多
关键词 荧光显微 光片照明 深组织成像 三维成像 光学散射
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脑神经活动光学显微成像技术 被引量：3
4
作者 莫驰 陈诗源 +6 位作者 翟慕岳 吴润龙 王子晨 喻菁 王爱民 陈良怡 程和平 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第36期3945-3960,共16页
大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动... 大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动进行长时间、大视野、高时空分辨率的观测,是解析大脑功能的关键.光学显微成像技术以其时空分辨率高,光学探针的特异性和多样性等优势,成为了脑神经活动研究的重要工具.针对大脑的高度散射、高速神经信号传递、超大神经元规模、精细突触连接结构等特性以及自由活动动物的脑神经活动观测需求,本文将从超深、超快、大视场、超分辨、微型化5个发展方向,概述包括多光子、红外二区、光声、光片、结构光以及自适应光学在内的多种光学显微成像技术在脑神经活动显微观测领域的发展进展及前沿动态,并展望脑神经活动光学显微成像技术的未来发展方向与前景. 展开更多
关键词 脑科学 多光子荧光 超分辨 光片照明 光声成像 微型化 荧光探针 红外Ⅱ区
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基于艾里光片照明的随机光学重构显微系统的研制
5
作者 李鑫 王宇键 《工业控制计算机》 2020年第7期72-74,共3页
基于单分子定位的随机光学重构显微镜(STORM)是观察亚细胞结构的重要工具,但是在实际应用中往往会受到多方面的限制。光片照明显微镜因为具有快速、高对比度、光损伤低等优点,在近些年也得到了快速的发展。但是传统的高斯光片照明因为... 基于单分子定位的随机光学重构显微镜(STORM)是观察亚细胞结构的重要工具,但是在实际应用中往往会受到多方面的限制。光片照明显微镜因为具有快速、高对比度、光损伤低等优点,在近些年也得到了快速的发展。但是传统的高斯光片照明因为会快速的发散而使成像的视野受到了限制,而艾里光束作为一种无衍射光束,表现出良好的传播不变性,应用在光片照明显微镜中可以获得更大的视野。研制了一套基于艾里光片照明的随机光学重构显微系统,并在100×100μm视野范围内实现对Thy1-YFP小鼠脑片进行连续光学切面的二维超分辨成像。 展开更多
关键词 随机光学重构显微镜 艾里光束 光片照明
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可变光片照明系统设计
6
作者 姜连 芮丛珊 +1 位作者 曾春梅 马锁冬 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期183-191,共9页
为解决目前光片荧光显微镜光片厚度单一的问题,基于变倍扩束原理进行了可变光片照明系统设计。首先,对光片照明系统各组成部分进行了高斯光学计算,得到光片厚度与扩束比的关系以及扩束比与各组元垂轴放大率、焦距的关系;然后,设计了基... 为解决目前光片荧光显微镜光片厚度单一的问题,基于变倍扩束原理进行了可变光片照明系统设计。首先,对光片照明系统各组成部分进行了高斯光学计算,得到光片厚度与扩束比的关系以及扩束比与各组元垂轴放大率、焦距的关系;然后,设计了基于10倍扩束的可变光片照明系统,得到厚度和长度连续可变的光片;最后,对光片参数、均匀性及系统的公差进行分析。设计结果表明,连续可变光片的厚度为3.33~33.3μm,在YOZ平面上60%的光片高度区域内,低(1×)、中(6×)和高(10×)扩束比下的照度均匀性分别达到0.65、0.4和0.61。公差分析表明,光片厚度在1×扩束比时的最大改变量小于设计值的15%,在6×和10×扩束时小于6%。设计实现了光片厚度的连续变化,且在60%的光片高度区域内有利于样本的观察。 展开更多
关键词 光学设计 可变光片照明系统 无焦变倍扩束 照度均匀性
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基于片层光照明的新型单分子横向磁镊 被引量：2
7
作者 马建兵 翟永亮 +6 位作者 农大官 李菁华 付航 张兴华 李明 陆颖 徐春华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第14期247-254,共8页
磁镊是一种高精度的单分子技术,它用磁场对连有生物大分子的超顺磁球产生磁力,通过追踪磁球的位置来测量生物大分子的长度信息.磁镊包括横向磁镊和纵向磁镊.纵向磁镊空间精度高,但昂贵;横向磁镊简单便宜,但由于受其成像原理的限制,一般... 磁镊是一种高精度的单分子技术,它用磁场对连有生物大分子的超顺磁球产生磁力,通过追踪磁球的位置来测量生物大分子的长度信息.磁镊包括横向磁镊和纵向磁镊.纵向磁镊空间精度高,但昂贵;横向磁镊简单便宜,但由于受其成像原理的限制,一般情况下只能连接较长的DNA等生物大分子,且其空间精度较差,进而限制了其应用范围.为了解决这个问题,本文改进了横向磁镊,用片层光照明的方法使光线主要被磁球散射,从而能够直接观察到吸附在样品槽侧壁上的磁球,这使得测量短连接的底物成为可能.对于实际应用的检测,首先测试了包含270 bp发卡结构的0.5μm双链DNA,用其中发卡结构的"折叠-去折叠"跳变过程证明了改进后的横向磁镊的确可以追踪短DNA等生物大分子.然后,进一步用16μm的λ-DNA检验了实验系统.最后,将新型横向磁镊与普通横向磁镊及纵向磁镊在小力和大力条件下拉伸不同长度DNA的噪声进行了比较,发现改进后的横向磁镊在空间精度上明显优于普通横向磁镊,与纵向磁镊相比也无明显差异.以上结果证明了改进后的横向磁镊的精度优势,并扩展了横向磁镊的应用范围. 展开更多
关键词 横向磁镊 片层光照明 单分子
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