《雙光子納米光學顯微成像方法研究》是依託天津大學，由李奇峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙光子納米光學顯微成像方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李奇峰
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在體細胞的超高分辨遠場光學顯微成像，可以在亞細胞和單分子這樣的研究層次，深入組織細胞內部，進行無損實時的直接觀測，從而更加準確地闡述生命活動的機理和重大疾病的發病原理，在生理學及病理學研究中具有重要意義。本項目以在體細胞的超高分辨成像研究為目標，結合雙光子激發螢光技術(2PEF)和受激激發減損顯微方法（STED），發展研究雙光子受激激發減損顯微成像（2PEF-STED）。2PEF-STED方法既保留了2PEF技術光穿透能力深的特點，同時兼有STED方法超高空間分辨和快速掃描的優點。本項目的創新之處在於將非線性光學2PEF引入到超高分辨顯微成像，將超高分辨光學顯微的光學穿透性提高到幾百微米，從而實現在體細胞的納米尺度成像。
結題摘要
針對螢光分子雙光子激發態的弛豫特性，提出了一種基於布拉格光聲衍射器件的雙光子受激發射損耗顯微成像（2PE-STED）新方法，並成功搭建了Modulated-2PE-CW-STED顯微成像系統。我們利用Modulated-2PE-CW-STED顯微成像系統，成功獲取了用ATTO 452標記的中國倉鼠卵巢(CHO)細胞內的格線蛋白的超高解析度圖像，其解析度小於50 nm。Modulated-2PE-CW-STED具有非線性超高分辨顯微成像技術獨有的穿透深度深的優勢。同時，相比於現有的2PE-STED顯微成像系統，大幅提高了顯微成像的圖像信噪比，簡化了實驗裝置，且操作簡單，造價低。 本項目通過結合雙光子激發螢光技術與受激發射損耗顯微技術，發展研究了Modulated-2PE-CW-STED顯微成像方法及儀器。雙光子螢光激發是一種非線性光學過程，受光散射的影響很小，具有穿透深度深的優勢。STED顯微成像方法是一種可突破衍射極限的遠場螢光顯微技術，但是緣於其單光子激發的特性，具有較差的光學穿透性，只能用於組織表面（＜ 100 μm）的成像。Modulated-2PE-CW-STED顯微成像技術，在突破衍射極限的基礎上，有望實現生物活體組織的超高分辨層析成像。 Modulated-2PE-CW-STED顯微成像技術，引入布拉格光聲衍射器件，將連續雷射與飛秒雷射調製為相同重複頻率的同步脈衝雷射，實現了一種新的2PE-STED顯微成像方法。Modulated-2PE-CW-STED顯微成像方法和系統具有如下優勢：（1）實現了單脈衝雷射器的2PE-STED成像，無需複雜的脈衝同步，操作簡單，且造價較低；（2）雙光子激發脈衝光的重複頻率降到1 Mhz以下，螢光分子的螢光量子產率提高了15-25倍，大幅提高了顯微成像的信噪比；（3）雷射對生物樣品有光學損傷效應，而布拉格衍射晶體把連續光調製成脈衝寬度為13 ns的脈衝光，可減少樣品受照射的時間，降低樣品的光學損傷和螢光漂白效應。 本課題組取得了一定的科研成果，迄今為止，本項目在國內外發表並被錄用論文2篇，其中SCI收錄1篇，國核心心期刊收錄1篇；國家專利3篇；國內學術論壇報告1次。同時，本課題組積極與該領域研究小組開展合作交流。
