雙光子成像：帶你“穿越”活體組織的微觀世界
你是否想象過，能夠在不損傷細胞的前提下，清晰地看到活體組織深處的動態變化？今天，我們要介紹的就是這樣一種“黑科技”——雙光子共聚焦顯微鏡。它不僅是神經科學、細胞生物學等領域的重要工具，更是探索生命奧秘的“超能力眼睛”。
傳統顯微鏡在觀察活體樣品時，常常面臨兩大難題：穿透深度有限和光毒性強，容易損傷細胞。而雙光子顯微鏡則巧妙解決了這些問題。
它采用紅外波段激光，能量更低、波長更長，能夠更溫和地穿透組織深處。其獨特之處在于：只有當兩個光子同時到達同一焦點時，才會激發熒光信號。這意味著只有焦平面附近才會被激發，其他區域幾乎不受影響，從而大大減少光損傷，實現高分辨率、深層次的活體成像。
簡單來說，就像用電筒照煙霧：傳統顯微鏡是整個光束都亮，而雙光子顯微鏡是只在焦點處“點亮”，精準又安全。
我們的雙光子共聚焦顯微鏡不僅原理先進，硬件配置更是強悍：
● 雙激光系統：兩臺飛秒激光器獨立工作，光譜覆蓋 680-1300nm，適應多種熒光標記；
● 高速掃描：配備共振掃描頭，最快可達30幀/秒，捕捉動態過程毫不費力；
● 高精度 Z 軸：物鏡升降精度達10納米，細節層次分明；
● 多通道檢測：擁有透射光與多光子多個檢測器，支持多色同步成像；
● 雙物鏡配置：25×物鏡，適合活體在體實驗；
20×物鏡，工作距離達 8mm，適合透明化樣品深層成像。
無論是小鼠大腦深處、肺部細微結構，還是細菌與宿主互作過程，它都能清晰呈現。
雙光子成像技術的應用范圍超廣泛，多個研究領域都離不開它的助力：
● 神經科學：觀察神經元活動、解析神經網絡連接；
● 免疫與腫瘤：追蹤免疫細胞遷移軌跡、監測腫瘤微環境變化；
● 藥物研發：實時觀察藥物在活體組織中的分布情況與作用效果；
● 發育生物學：對胚胎發育過程進行長時間活體成像，記錄成長軌跡；
● 心血管研究：分析血流動態、還原血管網絡結構；
●微生物學：觀察細菌在活體內的定植、遷移以及與宿主的相互作用；
●呼吸系統研究：探究肺組織深層結構、炎癥反應與氣道重塑機制。
1?? 細菌活體成像：全程追蹤感染與菌落變化
借助雙光子成像技術，我們成功觀察到了工程大腸桿菌單菌落擴展過程中的三種典型空間模式 —— 環形（外圍高表達 GFP、內部 / 上層高表達 RFP，環寬約 200μm、高約 50μm）、全紅色均一型及外周分色的扇形模式。
通過成像，我們清晰追蹤到菌落從初始全綠色狀態，隨著徑向與垂直方向的擴張，逐漸出現表型轉換的動態過程。同時，還發現了菌落內部與外周細胞的轉錄組異質性：內部細胞更側重氨基酸、核苷酸合成，外周細胞則富集環境響應與轉運相關基因。
2?? 小鼠肺組織深層成像：看清呼吸背后的細節
用雙光子顯微鏡對小鼠肺組織進行高分辨率深層成像，不用切片就能清晰呈現肺泡結構、毛細血管網絡以及免疫細胞的分布情況，為肺部疾病模型研究、藥物遞送評估提供了可靠又高效的工具。
3?? 小鼠組織二次諧波成像：無標記也能看清膠原
下面這張圖是利用雙光子顯微鏡拍攝的小鼠組織二次諧波成像圖片。不用額外染色，依靠組織自身結構產生的信號，就能清晰呈現出小鼠骨骼、關節與肌肉的形態結構及空間排布，為組織工程研發、病理機制研究提供了直觀的形態學依據。
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探索不可見，發現更深處～ 雙光子成像，不只是簡單 “看見”，更是幫你理解生命的另一扇窗。如果有需求或想咨詢，歡迎通過公眾號菜單欄聯系我們，或直接留言預約使用！
作者｜韋云婷
編輯｜孫絲雨
審核｜韋云婷
統籌制作｜柏謳生物科技(深圳)有限公司
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