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双光子荧光显微镜是激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术相结合的新技术。双光子激发的基本原理是:在光子密度较高的情况下，荧光分子可以同时吸收两个波长较长的光子，经过短暂的所谓激发态寿命后，**一个波长较短的光子；效果和用波长为长波长一半的光子激发荧光分子是一样的。双(多)光子成像的优点是具有较深的组织穿透深度，红外光可以在平面上探测到极限为1mm的组织区域；因为信号背景比高，所以具有较高的对比度；由于激发体积小，具有**激发、光毒性小的特点；激发波长由紫外、可见光调整为红外激发，较加安全。双光子显微镜是结合了双光子技术和扫描共聚显微镜的一种新型荧光显微镜。国外激光荧光双光子显微镜授权供应商

使用双光子显微镜可以以亚细胞分辨率对钙离子传感器和谷氨酸传感器成像，从而测量不透明大脑深处的活动；成像膜电压变化能直接反映神经元活动，但神经元活动的速度对于常规的2PM来说太快。目前电压成像主要通过宽场显微镜实现，但它的空间分辨率较差并且只是于浅层深度。因此要在不透明的大脑中以高空间分辨率对膜电压变化进行成像，需要较提高2PM的成像速率。FACED模块输出处的子脉冲序列可以看作从虚拟光源阵列发出的光，这些子脉冲在中继到显微镜物镜后形成了一个空间上分离且时间延迟的焦点阵列。然后将该模块并入具有高速数据采集系统的标准双光子荧光显微镜中，如图2所示。光源是具有1MHz重复频率的920nm的激光器，通过FACED模块可产生80个脉冲焦点，其脉冲时间间隔为2ns。这些焦点是虚拟源的图像，虚拟源越远，物镜处的光束尺寸越大，焦点越小。光束沿y轴比x轴能较好地充满物镜，从而导致x轴的横向分辨率为0.82µm，y轴的横向分辨率为0.35µm。国内ultima双光子显微镜作用上海双光子显微镜就找因斯蔻浦。

相比普通的显微镜电子显微镜可以观察尺度较小的东西，冷冻电镜较是可以观察有活性的生物大分子，而双光子显微镜有什么优势呢？它能做到什么普通光学显微镜做不到的事情吗？原来，双光子显微镜可以精确穿透较厚标本进行**、***观察！由于电磁波的波长越短，粒子性越强，受散射影响也就越大。双光子显微镜将激发光源改为长波长激光，在增加了激光的穿透性的同时还减少了对细胞的毒性。除此之外，因为只有物镜焦点处能发生双光子激发效应，所以扫描的精确度较高，也能提高激发光效率，减少被扫描点之外的荧光物质消耗。

随着技术的发展，双光子显微镜的性能得到不断地优化，结合它的特点，大致可以分成深和活两方面的提升。要想让激发激光进入较深的层面，大致可从两个方面入手，装置优化与标本改造。关于装置优化，我们可以把激光束变得较细，使能量较加集中，就能让激光穿透较深。关于标本，其中影响光传播的主要是物质吸收和散射，解决这个问题，我们需要对样本进行透明化处理。一种方法是运用某种物质将标本浸泡，使其中的物质（主要是脂质）被破坏或溶解。另一种方法是运用电泳将脂质电解，让标本“透明度”提高。双光子显微镜的性能得到不断地优化，结合它的特点，大致可以分成深和活两个方面的提升。

掺杂可以明显影响碳点（CDs）的**和激发特性，使双光子碳点（TP-CDs）具有本征双光子激发特性和605nm的红光**特性。在638nm激光照射下，除了长波激发和**外，还可以实现活性氧（ROS）的产生，这为光动力技术提供了巨大的可能性。较重要的是，通过各种表征和理论模拟证实，掺杂诱导的N杂环在TP-CDs与RNA的亲和力中起关键作用。这种亲和力不仅为实现核仁特异性自我靶向提供了可能，而且通过ROS断裂RNA链解离TP-CDs@RNA复合物，赋予**过程中的荧光变异。TP-CDs结合了ROS的产生能力、光动力疗法（PDT）过程中的荧光变化、长波激发和**特性以及核仁的特异性自靶向性，可以认为是一种结合核仁动态变化实时处理的智能CDs。由于双光子显微镜使用的是可见光或近红外光作为激发光源，适用于长时间的研究。进口布鲁克双光子显微镜的成像视野

双光子显微镜只有焦平面处才能形成双光子吸收，而焦平面之外由于光强低无法被发动，所以双光子成像较清晰。国外激光荧光双光子显微镜授权供应商

从双光子的原理和特点我们就可以明显的得出双光子的优点：☆光损伤小：由于双光子显微镜使用的是可见光或近红外光作为激发光源，这一波段的光对细胞和组织的光损伤小，适用于长时间的研究；☆穿透能力强：相对于紫外光，可见光和近红外光都具有较强的穿透能力，因而受生物组织散射的影响较小，解决对生物组织中深层物质的层析成像研究问题；☆高分辨率：由于双光子吸收截面很小，只有在焦平面很小的区域内可以激发出荧光，双光子吸收局限于焦点处的体积约为波长3次方的范围内；☆漂白区域小：由于激发只存在于交点处，所以焦点以外的区域都不会发生光漂白现象；☆荧光收集率高：与共聚焦成像相比，双光子成像不需要光学滤波器（共焦），这样就提高了对荧光的收集率，而收集率的提高直接导致图像对比度的提高；☆图像对比度高：由于荧光波长小于入射波长，因而瑞利散射产生的背景噪声只有单光子激发时的1/16，降低了散射的干扰；☆光子跃迁具有很强的选择激发性，所以可以对生物组织中一些特殊物质进行成像的研究；国外激光荧光双光子显微镜授权供应商

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成像平台：
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3. 双光子显微镜

动物行为学平台：
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神经电生理：
1.NeuroNexus神经电极
2.多通道电生理信号采集系统
3.膜片钳系统
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显微细胞：
1. UnipicK单细胞挑选及显微切割系统

科研/临床级3D打印
1. 德国envisionTEC 3D Bioplotter生物打印机
2. 韩国Invivo医疗级生物打印机等。