什么是多光子激光掃描顯微鏡？

多光子激光掃描顯微鏡（Multiphoton Laser Scanning Microscopy，簡稱MPLSM）是一種先進的光學顯微技術，它利用兩個或多個光子同時被樣品吸收的非線性光學過程來激發熒光，從而實現對生物樣品的深層成像。由于其成像機制，MPLSM在生物醫學研究領域具有廣泛的應用。

工作原理

多光子激光掃描顯微鏡的核心是多光子吸收現象。在傳統的單光子熒光顯微鏡中，一個高能量的光子被樣品中的熒光分子吸收，激發熒光。而在多光子顯微鏡中，兩個或多個低能量的光子幾乎同時被同一個熒光分子吸收，其總能量相當于一個高能量光子的能量，從而激發熒光。這種多光子吸收過程需要光子密度，通常只有在聚焦激光束的焦點處才能實現。

主要特點

1. 深層成像能力：由于多光子吸收僅在高光子密度的焦點處發生，因此背景熒光大大減少，使得MPLSM能夠對較厚的生物樣品進行深層成像，而不受樣品表面散射和自發熒光的干擾。

2. 低光毒性：由于激發光只在焦點處有效，遠離焦點的組織不會受到光損傷，因此多光子顯微鏡對活細胞和組織的光毒性較低，適合長時間觀察。

3. 高分辨率：MPLSM可以實現亞細胞結構的高分辨率成像，特別是在Z軸方向上，其分辨率遠高于傳統的共聚焦顯微鏡。

應用領域

1. 神經科學研究：MPLSM廣泛應用于神經系統的深層成像，如觀察活體腦組織中的神經元活動和突觸連接。

2. 發育生物學：在胚胎發育過程中，MPLSM可以用于觀察細胞遷移、組織形成和器官發育等動態過程。

3. 腫瘤學研究：通過多光子顯微鏡，研究人員可以觀察腫瘤微環境、腫瘤細胞與周圍組織的相互作用等。

4. 免疫學研究：MPLSM有助于研究免疫細胞在組織中的行為和功能，如淋巴細胞的遷移和活化。

結論

多光子激光掃描顯微鏡以其成像機制和顯著的優勢，在生物醫學研究領域中扮演著越來越重要的角色。隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，MPLSM有望在未來的科學研究中發揮更大的作用。