大面積高速非線性光學(xué)顯微成像技術(shù)以及應(yīng)用的研究.pdf

1、基于雙光子吸收和二次諧波效應(yīng)的非線性光學(xué)顯微成像技術(shù),具有高分辨率,較深的成像深度,三維層析成像能力和低光損傷等優(yōu)勢,為生物學(xué)領(lǐng)域的研究提供了有力的工具。但是,常規(guī)非線性光學(xué)顯微鏡較小的成像視場,較低的成像速率以及體積龐大、笨重的成像器件制約了其更為廣泛的應(yīng)用。本文即圍繞上述問題展開研究。
　　搭建大面積非線性光學(xué)顯微成像系統(tǒng),并對該系統(tǒng)的具體應(yīng)用做了深入的研究。利用搭建的大面積成像系統(tǒng),對不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)尾靜脈注射B16細(xì)胞的C57

2、BL/6小鼠離體肺組織,進(jìn)行了無標(biāo)記的自發(fā)熒光和二次諧波成像。圖像的形態(tài)學(xué)分析和量化分析表明,大面積非線性光學(xué)顯微成像系統(tǒng)可以成功監(jiān)測小鼠肺部黑色素瘤轉(zhuǎn)移灶的產(chǎn)生和發(fā)展。另外,利用搭建的大面積成像系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)了完整的小腦和腦干切片的二次諧波成像。研究證明,二次諧波圖像不僅可以提供不同腦區(qū)高分辨率的形態(tài)結(jié)構(gòu)信息,而且可以對小腦不同腦區(qū)的神經(jīng)元密度進(jìn)行量化。
　　搭建視頻速率多通道探測非線性光學(xué)顯微成像系統(tǒng)。本文解決了多邊形轉(zhuǎn)鏡的掃

3、描控制,線同步脈沖整形以及電壓信號衰減等硬件相關(guān)難題,設(shè)計(jì)了基于LabVIEW平臺的多通道數(shù)據(jù)采集和存儲的程序框架,并測試了系統(tǒng)的性能參數(shù)。視頻速率成像系統(tǒng)的橫向和軸向分辨率分別為0.42μm和1.6μm(XLPLN25×WMP/1.05 NA, Olympus),單個(gè)視場掃描成像速率30幀/秒,大面積掃描成像速率10幀/秒,軸向掃描成像速率6幀/秒。另外,利用搭建的成像系統(tǒng)對多色標(biāo)記的細(xì)胞進(jìn)行了多通道成像,并實(shí)現(xiàn)了小鼠皮窗中樹突細(xì)胞的

4、動(dòng)態(tài)監(jiān)測。研究結(jié)果表明,視頻速率非線性光學(xué)顯微成像系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)快速多探測通道成像,為活體內(nèi)細(xì)胞與細(xì)胞相互作用的監(jiān)測提供了全新的研究工具。
　　為了更好的滿足活體成像的需求,對適用于非線性光學(xué)顯微成像系統(tǒng)的光纖耦合器進(jìn)行研究。結(jié)合光纖化非線性光學(xué)顯微成像的特點(diǎn),提出了理想的光纖耦合器應(yīng)具有的特性:無畸變傳輸飛秒脈沖激光,較高的熒光收集效率,激發(fā)光和熒光通過耦合器時(shí)的耦合特性相反便于將激發(fā)光和熒光分離。鑒于大模場無截止單模傳輸光子晶