多光子显微成像技术在脑部疾病研究中的应用

由于多光子显微技术具有高时空分辨率、低损伤性、可对活体长时间成像等特点,近年来已被广泛应用于生物医学等领域,并且在多种疾病诊断中展现出巨大的应用潜力.尤其是在脑部疾病的研究中,利用多光子成像技术可实现对复杂神经网络的研究,包括对脑部神经细胞、血管、肿瘤等进行实时成像并研究各自之间的相互作用,能进一步揭示脑疾病的发病机制并指导检测治疗方法的开发.本文简要介绍了多光子成像技术的基本原理及特点,总结了其在阿尔茨海默病、脑中风、脑肿瘤等多种脑部疾病中的应用,详细阐述了近年来利用多光子成像技术在脑部疾病研究中所获得的成果,并对多光子成像技术的发展前景进行了展望,预期其在脑部疾病的研究中将发挥更大的作用.     

多焦点多光子显微技术及其研究进展

多焦点多光子显微技术(multifocal multiphoton microscopy,MMM)提高了激发光能的利用率和成像速度,可以实现样品的三维快速多光子激发荧光显微成像,并具有对活体样品损伤小,成像深度大,图像信噪比高等优点.详细阐述了MMM的实现方法及其研究进展,包括同时时间和光谱分辨的MMM(simulta...     

激光与生物组织相互作用：光子迁移与生物传热理论

激光热疗中,激光与生物组织相互作用研究主要包含两方面：光子在生物组织中的迁移规律,以及光生扫热在生物组织在的传导。对前者的描述主要为,基于传输理论的解析法和Ｍｏｎｔｅ￣Ｃａｒｌｏ模拟,生物组织中光子迁移规律的研究能定量描述组织中的光分布,并进一步获得生物组织中的热分布;考虑到了生物组织特性,所建立了生物组织中温度场分布及变化规律。光子迁移与生物传热理论是研究激光热序不可分割的传热模型,全面描述了生     

激光陷阱在显微生物活体研究中的应用

利用激光的力学效应设计三维的光学陷阱,在显微镜下能成功地捕获和操纵活的生物体.这种激光光钳技术可为细胞学研究提供一种新的有效的实验手段.     

生物光子成像专题序言

本专题刊由八篇有关生物组织光学成像方面的邀稿 (Invited papers)及一些常规文章组成。近年来 ,在高散射介质中 (尤其在生物组织中 )光输运问题被越来越广泛和深入的研究。这些研究可以开发一些新的无损而又廉价的医学光学成像技术。光学成像因其可以提供生理学功能型的医学影像 ,而引起学术界广泛的关注。光学成像主要包括漫射光断层成像、相干光断层成像 (OCT)、早到光子技术、超声调制技术、磁光调制技术、偏振调制技术、漫射光断层成像等等方面。另一方面 ,荧光标记成像、单分子探测等等手段 ,拓展了研究范围 ,提供了更多的处理方法…     

激光技术在生命科学研究中的应用

激光技术在生命科学研究中的应用胡企铨（中国科学院上海光机所２０１８００）１前言生命现象是细胞存在的运动形式。生命活动本质上讲是以细胞活动为基础的。有人做过这样的结论：“一切生物问题的答案最终要到细胞中去寻找”。由此可见,细胞研究在生命科学中的重要位置...     

激光显微切割技术及其在植物学研究中的应用

激光显微切割技术是目前最为成功的解决组织中细胞异质性问题的技术。介绍了激光显微切割技术的产生和影响因素,并对其在植物基因表达分析、植物生殖和胚胎发育研究、代谢物分析以及植物与微生物互作等方面的研究做简单综述。     

激光共聚焦显微技术在植物学中的应用

激光扫描共聚焦显微镜（Ｌａ－ｓｅｒ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｃｏｎｆｏｃａｌ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ,ＬＳＣＭ）是近年来发展起来的一种新型高精度显微镜,它在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,使用可激发的荧光探针对样品进行标记,利用计算机进行图像采集处理,从而可得到样品内部细微结构的荧光图像。目前此种显微技术不仅用于观察经固定的各种细胞和组织结构,而且还可对活细胞的形态、结构,离子实时动态等进行观察和定量荧光测定,以及定量图像分析。另外,该仪器还具备样品断层扫描,三维图像重建的独特功能。因此,共聚焦…     

激光捕获显微切割技术新进展

最近发展起来的激光捕获显微切割技术,成功地解决了从所需标本不同成分中获取纯净细胞这一问题,具有简单、快速、不需熟练技巧以及精确度高等多功能特点,目前,广泛用于肿瘤学、细胞发生学和其他学科的研究。可以预测,激光捕获显微切割技术,作为一个链接研究形态学与分子事件联系的上下游技术平台,必将在人类后基因组时代发挥重要作用。     

飞秒激光与生物细胞作用机理及应用

飞秒激光是自1960年第一台激光器诞生以来,过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒激光由于脉冲持续时间短、瞬时功率大、聚焦尺寸小的特点,使得其在超快、超强和超精细领域有着广阔的应用前景。其中最重要的一个方向是飞秒激光在生物细胞方面的应用。细胞是生命活动的基本单位。所有的病源微观上都体现在细胞中细胞器的工作,所以用飞秒激光作用在病体的细胞器上达到治疗的目的,是一个很有前景的领域。由于生物大分子和水几乎不吸收近红外光,故应用近红外飞秒激光对细胞进行手术,同时可在不损伤细胞活性的前提下对细胞进行实验。这种激光手术技术已被用于对细胞内结构进行切割和蚀除。介绍了该技术在细胞领域中的一些应用,如纳米手术、基因转染和染色体切割等;还介绍了飞秒激光技术与生物细胞中主要细胞器的祛除的原理、飞秒激光细胞操作与手术系统和实验中荧光成像、多光子成像显微镜等手段。     

激光及激光生物学发展概况

本文介绍了激光、激光应用和激光生物学发展概况     

农业激光生物学的数学应用

农业激光生物学是一门新的边缘学科,它在数学应用的某些方面,如概率统计、最优化数学、非线性数学和计算数学等方面所取得的进展,对学科发展起着重大影响和促进作用。     

光学量,光子量和单位在激光生物学中的应用

激光生物学是光子学和生物学相结合的交叉边缘学科,根据《光及有关电磁辐射的量和单位》国际标准（ＩＳＯ／ＤＩＳ３１－６,１９９０）和我国国家标准（ＧＢ３１０２．６,１９９３）,本文讨论了在激光生物学中常用的光学量、光子量和单位。     

Multiphoton imaging of freezing and heating effects in plant leaves

Thermally‐induced changes in Arabidopsis thaliana leaves were investigated with a novel cryo microscope by multiphoton, fluorescence lifetime and spectral imaging as well as micro spectroscopy. Samples were excited with fs pulses in the near‐infrared range and cooled/heated in a cryogenic chamber. The results show morphological changes in the chloroplast distribution as well as a shift from chlorophyll to cell‐wall fluorescence with decreasing temperature. At temperatures below –40 °C, also second harmonic generation was observed. The measurements illustrate the suitability of multiphoton imaging to investigate thermally‐induced changes at temperatures used for cryopreservation as well as for basic investigations of thermal effects on plant tissue in general (© 2013 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Multiphoton microscopy in biological research

From its conception a decade ago, multiphoton microscopy has evolved from a photonic novelty to an indispensable tool for gleaning information from subcellular events within organized tissue environments. Its relatively deep optical penetration has recently been exploited for subcellularly resolved investigations of disease models in living transgenic mice. Its enhanced spectral accessibility enables aberration-free imaging of fluorescent molecules absorbing in deep-UV energy regimes with simultaneous imaging of species having extremely diverse emission spectra. Although excited fluorescence is the primary signal for multiphoton microscopy, harmonic generation by multiphoton scattering processes are also valuable for imaging species with large anharmonic modes, such as collagen structures and membrane potential sensing dyes.     

植物木质部发育生物学研究

本文主要介绍植物木质部发生和发育的研究历史及其进展情况，涉及的学科有生理学、系统发育学、遗传学和结构植物学等。评述了从整体、器官、组织细胞直至分子水平的研究方法、研究思路及机理分析的各种结果和假说。企望对植物木质部发育生物学的研究概况有一个比较全面的认识     

共聚焦激光扫描显微镜在发育生物学中的应用

共聚焦激光扫描显微镜以高空间分辨率、非介入无损伤性连续光学切片、实时动态观察等优越性,应用于生物医学众多领域中。本文主要论述共聚焦激光扫描显微镜在发育生物学中的应用。     

Multiphoton excitation fluorescence microscopy in planar membrane systems

The feasibility of applying multiphoton excitation fluorescence microscopy-related techniques in planar membrane systems, such as lipid monolayers at the air-water interface (named Langmuir films), is presented and discussed in this paper. The non-linear fluorescence microscopy approach, allows obtaining spatially and temporally resolved information by exploiting the fluorescent properties of particular fluorescence probes. For instance, the use of environmental sensitive probes, such as LAURDAN, allows performing measurements using the LAURDAN generalized polarization function that in turn is sensitive to the local lipid packing in the membrane. The fact that LAURDAN exhibit homogeneous distribution in monolayers, particularly in systems displaying domain coexistence, overcomes a general problem observed when “classical” fluorescence probes are used to label Langmuir films, i.e. the inability to obtain simultaneous information from the two coexisting membrane regions. Also, the well described photoselection effect caused by excitation light on LAURDAN allows: (i) to qualitative infer tilting information of the monolayer when liquid condensed phases are present and (ii) to provide high contrast to visualize 3D membranous structures at the film's collapse pressure. In the last case, computation of the LAURDAN GP function provides information about lipid packing in these 3D structures. Additionally, LAURDAN GP values upon compression in monolayers were compared with those obtained in compositionally similar planar bilayer systems. At similar GP values we found, for both DOPC and DPPC, a correspondence between the molecular areas reported in monolayers and bilayers. This correspondence occurs when the lateral pressure of the monolayer is 26 ± 2 mN/m and 28 ± 3 mN/m for DOPC and DPPC, respectively.