プロジェクトの背景

1980年代後半、世界最先端の生物学的蛍光イメージング技術として、レーザー共焦点顕微鏡は生物材料の蛍光顕微鏡イメージングの分野で広く応用されてきました。しかし、レーザー共焦点顕微鏡には欠点があり、共焦点開口部は焦点スポット外の蛍光を遮断するだけでなく、焦点スポットによって生成される生物組織の散乱蛍光も遮断します。これにより、蛍光収集効率が低下し、イメージング深度は数百マイクロメートルを超えることができませんでした。そのため、1990年代にレーザー共焦点顕微鏡と二光子刺激技術を組み合わせた二光子蛍光顕微鏡技術が登場しました。二光子吸収プロセスにおける刺激波長は常に680～1080nmの波長範囲の生物学的ウィンドウに設定されており、細胞や生体への紫外線の損傷や深部への浸透を回避しています。

現在、フェムト秒チタンサファイアレーザーは二光子蛍光顕微鏡に広く用いられているが、その大型化と高価格が、生命科学、化学、医療分野における二光子蛍光顕微鏡イメージング技術の発展を阻害している。そのため、医療診断などの用途において、小型で価格も手頃なサブナノ秒固体レーザーが、標準的な組み立て式レーザー光源として採用されている。

 共焦点顕微鏡イメージングと二光子蛍光イメージング構造の違い

理論入門

二光子励起の基本理論：光子密度が高い場合、蛍光分子が刺激されると、光子は2つの長波長を吸収し、励起遷移と振動緩和の後、自発放出蛍光光子から基底状態に戻ります。従来の単一光子励起蛍光顕微鏡イメージングと比較すると、二光子励起蛍光顕微鏡イメージングの光信号は非線形です。刺激光は長波長で高ピークパワーのレーザー光源であり、蛍光光子の放出波長は励起波長の半分よりわずかに長くなります。

二光子励起過程図　二光子蛍光顕微鏡イメージング理論図

テクノロジーと機能

二光子蛍光顕微鏡イメージング技術は近赤外線レーザー光源を使用し、非線形特性のため共焦点開口を必要としません。したがって、共焦点顕微鏡と比較して、二光子蛍光顕微鏡イメージング技術には次のような利点があります。

より深い撮像深度と、光学的損傷の低減。

共焦点絞りは不要であり、蛍光収集効率が大幅に向上する。

高い空間分解能とコントラスト比。

励起範囲が狭く、光毒性があり、白化現象が見られる。

発光波長と励起波長の間には十分な距離があり、スペクトルの重なりを回避できる。

製品およびサービス

二光子蛍光顕微鏡の分野において、RealLightは、ライフサイエンス、分析化学、臨床医学などの分野におけるお客様の多様なニーズにお応えするため、小型で単一縦モード、高ピーク出力のサブナノ秒マイクロチップレーザーを各種取り揃えております。また、お客様のご要望に合わせたカスタムレーザー光源もご提供可能です。

免責事項：この記事の一部の内容は、技術調査および情報交換を目的としてインターネットから引用したものであり、参考および学習のために提供されています。不正確な点や学術的な相違点がある場合は、ご指摘いただければ幸いです。著作権に関する問題がある場合は、速やかに確認し削除いたしますので、ご連絡ください。