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利用等离子体金纳米星实现免疫细胞的生物分布及灵敏追踪
摘要： 目的：系统给药后定量且灵敏地研究免疫细胞的生物分布。方法：将免疫细胞负载等离子体金纳米星（GNS）示踪探针，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行定量金质量测定，利用双光子光致发光（TPL）实现高分辨率灵敏光学成像。结果：GNS纳米颗粒成功负载入免疫细胞且未对细胞活力产生负面影响。系统性给药后，肝脏和脾脏被确认为巨噬细胞摄取的主要器官。在我们构建的小鼠淋巴瘤动物模型中，肿瘤部位检测到少量巨噬细胞。结论：GNS作为生物相容性标记物，在细胞水平上对免疫细胞进行定量追踪与高分辨率成像具有巨大潜力。
关键词： 生物分布、免疫细胞、金纳米壳、电感耦合等离子体质谱、双光子显微镜
更新于2025-11-19 16:56:42
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多光子成像技术用于人镫骨环韧带夹层梁结构的形态测量
摘要： 背景：人类镫骨的环状韧带构成了镫骨底板与卵圆窗处外围耳蜗壁之间的柔性连接。该环状韧带的横截面具有三层结构特征，形似夹层复合结构。由于缺乏关于环状韧带复杂几何形态的信息，中耳行为的精确描述受到限制，本研究旨在通过多光子成像获取环状韧带的全面几何数据。 方法：从一位46岁女性新鲜冷冻颞骨中获取包含镫骨及环状韧带的感兴趣区域。通过检测环状韧带组成成分——胶原纤维的二次谐波信号和弹性蛋白的自发荧光，对未染色样本进行多光子成像。分别在环状韧带的中耳侧和耳蜗侧进行扫描，以获取两侧面层的精确图像。人工分割多光子扫描图像中的环状韧带面层后，将其配准至高分辨率显微CT图像。 结果：多光子扫描显示：1）核心层厚度显著大于面层；2）中耳侧与耳蜗侧面层几何结构不对称，且沿底板边界存在厚度与宽度的变化；3）两个面层的相对排列方向不一致；4）面层沿边界具有不同纤维构成，中耳侧前极附近存在胶原纤维增强区。 结论与展望：多光子显微镜可有效获取人类镫骨环状韧带全边界的三维精细特征。该夹层结构的详细描述将有助于建立精确模拟中耳行为的人体中耳模型。本研究建立的方法学亦可应用于其他中耳结构的成像。
关键词： 镫骨，双光子显微镜，多光子显微镜，核心层，面层，环状韧带
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过光电效应介导的、无束缚超小型碳纤维电极的皮层内神经刺激
摘要： 目标：使用有线电激活探针进行神经刺激会损伤神经组织，且空间选择性差、长期稳定性不足。光电效应（将入射光转化为电势和热能）为无缆刺激方法提供了可能。我们提出一种新型刺激范式，利用光电效应刺激自由漂浮的超小直径（7-8微米）碳纤维探针周围的神经元。 方法：采用双光子显微镜激光诱导光刺激，通过计时电流法和计时电位法表征光刺激的电化学特性，利用罗丹明B荧光量化温度变化。 结果：光刺激产生局部阴极电位脉冲且漏电流极小。体外实验中刺激诱发的电压偏转（0.05-0.4V）与激光源功率（5-40mW）呈线性关系。电极邻近区域温升控制在2.5°C以内，表明该刺激方式不会引发热损伤。转基因GCaMP-3小鼠模型显示，刺激起始时局部神经元钙荧光增强证实了体内刺激有效性。相同条件下，光刺激激活的细胞比电刺激更靠近电极，显示更高空间精度。 结论：实验证实所提光电刺激方法能有效实现神经刺激。意义：光电刺激具有高精度且无需潜在破坏性导线，有望成为电刺激的理想替代方案。
关键词： GCaMP、电化学、神经调节、光伏效应、双光子显微镜、温度依赖性、荧光
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于超短激光的双光子相位分辨荧光寿命测量方法
摘要： 本文提出了一种基于超短脉冲激光的两光子相位分辨荧光寿命测量方法。该方法采用锁相放大器调控参考信号与荧光信号间的相位差，从而为荧光寿命测定提供了替代方案。研究以罗丹明B和细胞热探针为样本验证了所测荧光寿命的准确性，其中假设所有情况下荧光衰减均符合单指数模型。实验测得罗丹明B的平均荧光寿命为2.15纳秒，而细胞热探针在33.79–37.2°C温度范围内表现出1.39纳秒/°C的温度灵敏度。这些结果证实了该方案采用简单激光配置实现精确荧光寿命测量的可行性。
关键词： 罗丹明B，超短脉冲激光，温度传感器，相位分辨荧光寿命，双光子显微镜，细胞热探针
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于双光子显微镜捕获的脑微血管自动图建模
摘要： 基于双光子显微镜的脑血管图谱模型已被证明对研究大脑微生理学具有重要价值。由于血管网络结构复杂及双光子成像深度敏感性的限制，这些微血管的自动图谱构建仍存在困难。本研究提出了一套全自动处理流程来解决该问题：建模方案包含用于微血管分割的全卷积神经网络、三维表面模型生成器以及几何收缩算法，最终生成具有单一连通分量的图谱模型。采用NetMets指标进行定量评估（容差60微米时），几何误差中的假阴性率和假阳性率分别为3.8%和4.2%，拓扑误差中的假阴性率和假阳性率分别为6.1%和4.5%。定性评估证实本方案能有效生成精确实用的图谱模型。
关键词： 分割、图、大脑微血管系统、深度学习、卷积神经网络、双光子显微镜
更新于2025-09-09 09:28:46
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内源性荧光团实现灵长类动物眼睛的双光子成像
摘要： 对活体哺乳动物眼睛进行非侵入式双光子成像，可以揭示视网膜和视网膜色素上皮中的分子过程细节。视黄酯和全反式视黄醛缩合产物是存在于这些组织中的两类视黄醇荧光团。我们测量了猴眼和人眼中这两类视黄醇的含量，以验证双光子成像技术监测人眼视黄醇变化的潜力。
关键词： 灵长类视网膜、类视黄醇循环、双光子显微镜、视杆细胞、视锥细胞
更新于2025-09-09 09:28:46
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[IEEE 2018年第40届国际医学与生物工程学会年会(EMBC) - 美国夏威夷檀香山(2018年7月18日-2018年7月21日)] 2018年第40届IEEE医学与生物工程学会国际年会(EMBC) - 基于全卷积密集网络的双光子显微镜微血管分割*
摘要： 利用双光子显微镜测量微血管分割的研究因光学成像强度不均和阴影效应影响，现有文献报道效果有限。本研究采用最新开发的全卷积神经网络（即FC-DensNets）的定制版本解决该问题。为训练和验证网络，我们使用8幅双光子显微镜血管造影图的手动标注数据。随后将分割结果与同期开发的、同样基于深度学习的最先进方案进行对比。实验结果表明，所采用的FC-DenseNet在实现双光子显微镜微血管精准端到端分割方面具有更优性能。
关键词： 深度学习、双光子显微镜、FC-DenseNets、微血管、分割
更新于2025-09-09 09:28:46
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一种用于检测多硫化氢（H2Sn）的双光子比率型探针：帕金森病模型中线粒体H2Sn生成量的增加
摘要： 多硫化氢（H2Sn，n>1）主要在硫化氢（H2S）与活性氧/氮物种（ROS和RNS）的相互作用过程中产生，正日益受到生化研究领域的关注。H2Sn主要在线粒体中生成，而线粒体功能异常与氧化应激直接关联多种疾病，包括帕金森?。≒D）。我们现报道一种用于原位检测H2Sn的双光子荧光探针（SPS-M1），并应用于PD模型以解析H2Sn水平。该探针对H2Sn表现出选择性快速响应及显著的蓝-绿颜色变化。通过双光子显微镜（TPM）技术，SPS-M1能灵敏定量检测线粒体内源性H2Sn含量。利用SPS-M1对活神经元和脑切片进行比率型TPM成像显示，A53T α-突触核蛋白（α-syn）过表达模型中H2Sn生成量较野生型对照组显著增加。这些发现表明，H2S与α-syn过表达引发的ROS升高之间的相互作用可能产生更多H2Sn。通过采用我们近期发表的线粒体H2S双光子探针，还揭示了H2Sn与H2S的关联：H2Sn水平升高伴随H2S水平降低，提示H2S和H2Sn可能在PD发病机制中起重要作用。该结果对包括PD在内的生物医学研究具有重要价值。
关键词： 双光子显微镜、荧光探针、帕金森病、多硫化氢、线粒体
更新于2025-09-04 15:30:14
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配备时间和空间脉冲整形器的逐层扫描双光子显微镜：通过相位整形增强荧光信号
摘要： 我们在此展示了一台搭载时域脉冲整形器与空间光调制器的级扫描双光子显微镜（2PM），该系统可实现对激发激光脉冲光谱相位与空间相位的完全调控。实验证明，该方法能同步校正波前畸变与时域脉冲失真，且不会产生光学元件引入的交叉干扰效应，同时显著增强荧光信号。我们采用相位解析干涉光谱调制技术实现时域脉冲整形，并运用迭代反馈自适应补偿技术进行空间脉冲调制作为迭代方案。通过在光路中插入盖玻片及对激发激光脉冲施加啁啾效应来模拟样本畸变。优化光谱与空间相位后，信号强度提升30%，损耗几乎完全恢复。在实际叶片样本中应用实测空间补偿相位显示：波前整形使对比度显著增强，局部荧光强度最高提升达75%。该系统可完全独立调控空间与光谱相位，在保持或提升显微镜空间分辨率的同时，为灵敏的非线性与相干控制显微技术提供了最优工具。
关键词： 双光子显微镜、波前整形、空间光调制器、荧光信号增强、时间脉冲整形
更新于2025-09-04 15:30:14