$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
İki foton lazer tarama mikroskobu (TPLSM), kızılötesi ultra kısa atımlı uyarma 1 ilgili derin doku görüntüleme için avantajları ile çeşitli motilite ve etkileşim kalıplarını ortaya koyarak bir tek hücre düzeyinde hayati süreçleri hakkındaki görüşümüzü devrim yarattı hayvanların 2-5 yaşayan hücre alt. Ancak, mevcut teknoloji, sağlık ve hastalık dokuları içinde hücresel yanıtın moleküler temeli hakkında sadece seyrek bilgiler vermektedir beri, yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için bir ön koşul olarak organ fonksiyonu ve disfonksiyonu mekanizmaları aydınlatmak için hala yetersizdir. Mevcut teknoloji saçılma nedeniyle birkaç yüz mikron sadece bir mekansal pencere açar ve mekansal çözünürlükte ve yetişkin hayvanların son derece kompakt dokusunda özellikle ortada sinyal-gürültü oranı 6, üzerinde ön distorsiyon etkileri dalga. Bu saçılma ve dalga ön distorsiyon etkileri oldukça heterojen An nedeniyle3 boyutlu uzamsal çözünürlük bir derinliğe bağlı bozulması için bir birinci aşamada dokularda kırılma indeksi d anizotropik dağıtım ve son balistik uyarılma fotonlarının, sinyal-gürültü oranı yani kaybından kaynaklanan sinyalin toplam kaybına bağlanmıştır. Bioscientific ve biyomedikal derin doku uygulamaları açısından, bu sinyal-gürültü oranının azalması sistemi bazı ardı neden olur oysa düşük çözünürlük yalancı pozitif etkileşimlerin yol açacak, çünkü mevcut teknoloji tümden hücresel iletişimi ortaya çıkarmak için mümkün olduğu anlamına gelir Loş yapılar arasındaki etkileşimler.
Net bir şekilde dinamik bir şekilde hücresel etkileşimlerini tespit etmek amacıyla, oldukça gelişmiş bir uzamsal çözünürlük derin doku içinde gereklidir. Örneğin özel sayısal algoritmalar, ilk uyarılmış durum incelmesi örneğin yapısı-aydınlatma yaklaşımlar, dayalı anda tanıtıldı güçlü nanoscopy teknikleri STED'in, RESOLFT veya molekül yerinin üzerinde, örneğin dSTORM, PALM, sabit hücrelerin yanı sıra canlı hücre kültürlerinde 7'de birçok uygulama bulduk. Ancak, doku bölümleri, canlı doku ve organizmalar için bu uygulamaları genişletmek için biz hala ciddi teknik zorlukların üstesinden gelmek gerekir. İki foton uyarma farklı dalga boylarına sahip hem de uyarma için, tek bir dalga boyunda (sw2PE-STED) ile STED ve emisyon aynı anda sırasıyla gömülü hücrelerin 9, beyin dilimleri 8 ya da yapay matrislerde yanal çözünürlüğünü geliştirmek için uygulanmış uyarılmış standart TPLSM olarak eksenel çözünürlük. Tek-foton STED'i kullanarak, dendritik dikenler dinamikleri 67 nm 10 çözünürlükte bir yaşam Thy1 EGFP fare beyin korteksinin (kadar 10-15 mikron derinlik) yüzeyinde görüntülü olabilir. Gelişimsel biyoloji için çok yönlü bir araç iki kat geliştirilmiş 2D sağlayan multifokal yapılandırılmış-aydınlatma mikroskobu tarafından sağlanmaktadırçözünürlük. Ancak, bu teknik sadece bu zebra balığı embriyolar 11 gibi ışık saçılması düşük bir eğilimi olan organizmalar kullanılabilir. Yine de, bu tekniklerin hiçbiri, doğum sonrası başlangıçlı hastalıkların biyomedikal ve klinik araştırmalar için önemli bir model olan birkaç yüz mikrometre arasında, yetişkin hayvanların yüksek saçılma dokusunda uygulanabilir.
Nokta dağılım fonksiyonu (PSF), yani kırınım-sınırlı dalga ön şeklini hesaplamak için kullanılan yaklaşım, bağımsız, bir lens aracılığıyla odaklama sonra, optik eksen (eksenel çözünürlük) boyunca PSF genişliği en az üç kat daha büyük Optik eksenin (lateral çözünürlük) 12 dik PSF genişliği. Önemli ölçüde özellikle optik boyunca çok daha büyük PSFs, önde gelen derin doku görüntülemede odaklı elektromanyetik dalga dalga ön şekli değiştirmek Zernike katsayıları ile ölçülebilir farklı siparişlerin ön bozulmaları dalgadiğerleri 13-15 eksen. Bu nedenle, kırılma kanunları ve dalga ön bozulma etkileri hem derin doku görüntülemede sınırlayıcı faktör olarak optik eksen boyunca çözünürlüğe işaret. Nanoscopy teknikleri kırınım sınırlarını mücadele odaklanmak Oysa sadece eksenel çözünürlük ve kırılması ve dalga-ön bozulma etkileri hem mücadele ile kontrastı artıran bir teknoloji, yüksek-çözünürlüklü Intravital görüntüleme için gereklidir. İdeal olarak, bu tekniğin yeterince hızlı hücresel dinamikleri izlenmesini sağlamak için de olmalıdır.
PSF sapmaları ve TPLSM uyarlanabilir optik kullanarak kontrast kaybı gerçek-zamanlı düzeltme yoğun çalışılan ve son on yılda 13,14,16-18 geliştirilmiş ve bu nedenle balistik uyarma daha iyi bir yönetime giden anki mevcut en iyi seçimdir olmuştur 14 fotonlar. Yine nedeniyle en ön düzeltme adaptif optik kullanılan yaklaşımlar dalga gerçeği iteratif ve onlar ha vardırnedeniyle dokuda kırılma indeksi yüksek heterojen küçük alanlar için (birkaç 10 x 10 mikron 2) tekrarlanmasını ettik, toplama hızı görüntüleme hücre motilitesi ve iletişim için gerekli önemli ölçüde daha düşüktür. Ayrıca, adaptif-optik olarak fiziksel sınır TPLSM yine kırınımı ile belirlenir geliştirilmiş.
Aydınlatma (SPIN) ve algılama tarafında (SPADE) temporal modülasyon Mekansal modülasyonu teorik çözünürlüğü artırmak için lazer tarama mikroskopisi için uygulanacak önerilmiştir. Intravital görüntülemede pratik uygulama hala 19 gösterilmelidir kalır.
Birlikte ele alındığında, yetişkin hayvanların canlı derin doku görüntüleme için çözünürlüğünü artırmak teknolojilerin gelişimi için yüksek bir talep var. Bu çalışmada, çoklu ışın çizgili-aydınlatma çoklu foton lazer-s tarama işlemini kontrol ederek uyarma desen mekansal modülasyon eldekonserve mikroskobu (MB-SI-MPLSM) 20. Uyarım kiriş kesiti uzaysal modüle edildiği yapılandırılmış aydınlatma yaklaşımlar, aksine, biz uyarma uzaysal modülasyonunu elde etmek için sadece tarama işlemini kullanır. Uzun dalga boyuna uyarım genişleterek, biz bağımsız optik, yüksek doku (örneğin lenf düğümü, serbest-saçılım yolu 47 mikron 6) saçılma derin doku mekansal çözünürlük ve sinyal-gürültü oranını hem de geliştirmek mümkün biz tespit non-lineer bir sinyal, örneğin floresan, ikinci harmonik üretimi veya diğer frekans fenomen karıştırma. 900 nm eksitasyon dalga boyu kadar bu yaklaşımı kullanarak fare lenf nodu germinal merkezlerinde az molekül ölçeğinde dinamik görüntü hücresel protein yapıları edebiliyoruz. Bu nedenle, daha iyi bir anti tarama işleminde foliküler dendritik hücreler ve B hücrelerinin yüzeyi üzerinde antijen taşıyan birimleri arasındaki etkileşimin görselleştirmekikincil lenfoid organlarda immün yanıtı sırasında gen.