在國家自然科學基金委國家重大科研儀器研制專項《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統》的支持下，北京大學分子醫學研究所、信息科學技術學院、動態成像中心、生命科學學院、工學院聯合中國人民醫學科學院組成跨學科團隊，歷經三年多的協同奮戰，成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡，并獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經元和神經突觸活動清晰、穩定的圖像。原始論文于5月29日在線發表于自然雜志子刊NatureMethods(IF25.3)，并已申請多項。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖光，是通過物鏡匯聚的。國外布魯克雙光子顯微鏡

雙光子顯微鏡是一種先進的成像技術，可以在保持細胞活性的情況下，對深層組織進行高分辨率成像。它主要用于生物學、醫學和材料科學等領域的研究。雙光子顯微鏡的重心技術是基于雙光子激發的熒光成像。當激光通過樣品時，它會吸收特定波長的光子，然后發出熒光。雙光子顯微鏡使用兩個連續的光子同時激發樣品，這樣可以在保持樣品完整性的同時，獲得高質量的圖像。雙光子顯微鏡具有以下優點：1.高分辨率：由于雙光子激發的特性，它可以獲得比傳統顯微鏡更高的分辨率。2.深層成像：由于激光的穿透深度限制，傳統的光學顯微鏡無法對深層組織進行成像。而雙光子顯微鏡可以解決這個問題，因為它可以激發樣品的深層熒光。3.活細胞成像：雙光子顯微鏡可以在保持細胞活性的情況下進行成像，這對于研究細胞生理學和生物化學過程非常有用。4.多模式成像：雙光子顯微鏡可以結合多種技術，如光譜成像、鈣離子成像和神經活動成像等，以提供更豐富的生物樣品信息。總之，雙光子顯微鏡是一種強大的研究工具，可以對深層組織和活細胞進行無損成像。這使得它在生物學、醫學和材料科學等領域的研究中具有廣泛的應用。國外激光熒光雙光子顯微鏡光損傷雙光子顯微鏡明日之星--FemtoFiber ultra 920 。

雙光子技術在醫療診斷應用中具有巨大的潛力，該領域還未形成標準和體系，還仍需要系統的醫學研究與龐大的醫療數據加以支撐，通過研究人體基于多光子成像技術，進行細胞結構、生化成分、微環境、組織形態、代謝功能的影響信息，找到與疾病的細胞學、分子生物學、組織病理學、診斷和特征的關聯關系，共同探究生理病理基礎和分子細胞生物學機制，篩選鑒定、皮膚病、自身免疫病及其他疑難疾病的診斷及鑒別診斷依據，建立全新的多光子細胞診斷的完整數據庫，定義出針對不同疾病的多光子臨床檢測設備的產品標準。討論環節，來自病理科、呼吸中心、心臟科、神經科、皮膚科及研究所的多位醫師及研究人員紛紛結合各自的工作領域與王愛民副教授展開了熱烈的討論，其中毛發中心楊頂權主任計劃再次邀請王愛民副教授進行學術交流。通過本次學術交流，病理科與研究所分別與王愛民副教授課題組達成了初步的合作意向。

配合了雙光子激發技術，激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發揮功效。那么什么是雙光子激發技術呢？在高光子密度的情況下，熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子使電子躍遷到較高能級，經過一個很短的時間后，電子再躍遷回低能級同時放出一個波長為長波長一半的光子（P=h/λ）。利用這個原理，便誕生了雙光子激發技術。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖激光，通過物鏡匯聚，由于雙光子激發需要很高的光子密度，而物鏡焦點處的光子密度是比較高的，所以只有在焦點處才能發生雙光子激發，產生熒光，該點產生的熒光再穿過物鏡，被光探頭接收，從而達到逐點掃描的效果。雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?

臨研所、病理科和科研處邀請北京大學王愛民副教授在2020年12月22日做了題目為“新一代微型雙光子顯微成像系統介紹及其在臨床醫療診斷”的學術報告。學術報告由臨研所醫學實驗研究平臺潘琳老師主持。王愛民，北京大學信息科學技術學院副教授，畢業于北京大學物理系，獲學士、碩士學位，后于英國巴斯大學物理系獲博士學位。該研究組研發的微型雙光子顯微鏡，第1次在國際上獲得了小鼠大腦神經元和神經突觸清晰穩定的動態信號，該成果獲得了2017年度“中國光學進展”和“中國科學進展”，并被NatureMethods評為2018年度“年度方法--無限制行為動物成像”。目前，該研究組正在研究新一代雙光子顯微成像技術在臨床診斷中的應用，為未來即時病理、離體組織檢測、術中診斷等提供新型的影像手段和分析方法。雙光子顯微鏡已延伸到各個領域研究中，它能對樣品進行三維觀察。美國bruker雙光子顯微鏡的原理

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TOPTICAFemtoFiberultra920超快光纖激光器是一種易于操作和免維護的激光系統其輸出波長為920nm，非常適合常規熒光基團(如GFP、eGFP、曙紅、GCaMP、CFP、鈣黃綠素或金星)的雙光子激發。它可以為熒光基團提供相對較高的峰值功率，常用于神經科學和其他與激光相關的光子學。此外，其獨特的設計(簡單和經濟的光源)具有創新雙光子熒光顯微鏡發展的潛力。在雙光子顯微鏡中，峰值功率就是亮度！如果你想獲得更好的圖像亮度，那么你需要短脈沖，高功率，更重要的是，干凈的時間脈沖形狀。FemtoFiberultra920具有足夠高的輸出功率、短脈沖、獨特的Clean-Pulse技術和相對較高的峰值功率，這使得在雙光子顯微鏡中實現****亮度而無需對樣品進行不必要的加熱成為可能。FemtoFiberultra920全包式、完全集成的色散補償(可確保樣品處的短脈沖)、內置電源控制、直觀的操作及其堅固緊湊的設計使系統具有非常友好的用戶體驗，是非線性顯微鏡應用的良好解決方案。例如，熒光蛋白的雙光子激發和基于SHG的對比機制國外布魯克雙光子顯微鏡