現(xian)代分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)生物(wu)學(xue)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)迅速發(fa)展和(he)科技(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)步，特別是隨著后基(ji)因(yin)組時(shi)代的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)到(dao)來，人(ren)們已經能夠(gou)根據需要(yao)建立(li)各種(zhong)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)模型，為在(zai)體研究基(ji)因(yin)表達(da)規律、分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)、細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增殖、細(xi)(xi)(xi)胞(bao)信號轉導(dao)、誘導(dao)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)、細(xi)(xi)(xi)胞(bao)凋(diao)亡以及新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)血管生成(cheng)等提供了(le)良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)學(xue)條件。然(ran)而，盡(jin)管人(ren)們利用(yong)現(xian)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)生物(wu)學(xue)方法，已經對基(ji)因(yin)表達(da)和(he)蛋白(bai)(bai)質(zhi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)進(jin)行(xing)了(le)深入(ru)、細(xi)(xi)(xi)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究，但仍然(ran)不能實現(xian)對蛋白(bai)(bai)質(zhi)和(he)基(ji)因(yin)活動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實時(shi)、動(dong)(dong)態監測(ce)。在(zai)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生理過程中，基(ji)因(yin)、尤(you)其(qi)是蛋白(bai)(bai)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表達(da)、修飾和(he)相(xiang)萬(wan)作(zuo)用(yong)往往發(fa)生可逆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、動(dong)(dong)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)。目前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)生物(wu)學(xue)方法還不能捕獲(huo)到(dao)蛋白(bai)(bai)質(zhi)和(he)基(ji)因(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這些(xie)變化(hua)(hua)，但獲(huo)取這些(xie)信息對與研究基(ji)因(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表達(da)和(he)蛋白(bai)(bai)質(zhi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)又至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。因(yin)此，發(fa)展能用(yong)于、動(dong)(dong)態、實時(shi)、連續監測(ce)蛋白(bai)(bai)質(zhi)和(he)基(ji)因(yin)活動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法非(fei)(fei)常必要(yao)。由于其(qi)非(fei)(fei)侵入(ru)性和(he)高分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)辨率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點，多光子(zi)(zi)(zi)顯(xian)微鏡在(zai)神(shen)經科學(xue)、ai癥(zheng)研究、免疫學(xue)等領域(yu)發(fa)揮了(le)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。進(jin)口多光子(zi)(zi)(zi)顯(xian)微鏡層析成(cheng)像

2020年(nian)，TonmoyChakraborty等(deng)人提(ti)出了(le)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)加快(kuai)2PM軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)速度(du)的(de)方(fang)法[2]。在光學(xue)顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)中(zhong)(zhong)，物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)或樣品的(de)緩慢軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)速度(du)限制(zhi)了(le)體積成像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)速度(du)。近年(nian)來，通(tong)過使用(yong)(yong)遠程聚(ju)(ju)(ju)焦(jiao)技(ji)術或電可調諧(xie)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)（ETL）已經實現了(le)快(kuai)速軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)；但是(shi)，遠程聚(ju)(ju)(ju)焦(jiao)中(zhong)(zhong)反(fan)射(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)機械驅動會限制(zhi)軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)速度(du)，ETL會引(yin)入球面像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)和更高(gao)(gao)階(jie)像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)，從(cong)而無(wu)法進(jin)行(xing)高(gao)(gao)分(fen)辨率成像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。為了(le)克(ke)服這些局限性，該組引(yin)入了(le)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)新穎的(de)光學(xue)設(she)計，能(neng)將(jiang)橫(heng)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)轉換為可用(yong)(yong)于高(gao)(gao)分(fen)辨率成像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)無(wu)球差(cha)的(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)。該設(she)計有(you)兩(liang)種(zhong)實現方(fang)式，第一(yi)(yi)(yi)種(zhong)能(neng)夠執行(xing)離散的(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)，另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)能(neng)夠進(jin)行(xing)連(lian)續的(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)。具體裝置如圖3a所(suo)示，由(you)兩(liang)個(ge)垂直臂(bei)組成，每個(ge)臂(bei)中(zhong)(zhong)都有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)4F望遠鏡(jing)(jing)(jing)(jing)和一(yi)(yi)(yi)個(ge)物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。遠程聚(ju)(ju)(ju)焦(jiao)臂(bei)包含一(yi)(yi)(yi)個(ge)檢流掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)（GSM）和一(yi)(yi)(yi)個(ge)空氣物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)（OBJ1），另一(yi)(yi)(yi)個(ge)臂(bei)（稱為照明臂(bei)）由(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)水浸物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)（OBJ2）構成。將(jiang)這兩(liang)個(ge)臂(bei)對(dui)齊，以使GSM與兩(liang)個(ge)物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)后焦(jiao)平面共軛。準直的(de)激(ji)光束(shu)被偏振(zhen)分(fen)束(shu)器(qi)反(fan)射(she)(she)到遠程聚(ju)(ju)(ju)焦(jiao)臂(bei)中(zhong)(zhong)，GSM對(dui)其進(jin)行(xing)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)，進(jin)而使得OBJ1產生(sheng)(sheng)的(de)激(ji)光焦(jiao)點進(jin)行(xing)橫(heng)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)。美國布魯克(ke)多(duo)光子顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)利用(yong)(yong)多(duo)光子顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，進(jin)行(xing)無(wu)損(sun)、高(gao)(gao)分(fen)辨率的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)組織層析成像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。

Ca2+是重要(yao)的(de)(de)(de)第二信(xin)使，對(dui)(dui)于調節細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)生理反應具有極(ji)其重要(yao)的(de)(de)(de)作用，開發(fa)和(he)利用雙光(guang)(guang)子(zi)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)顯微成像(xiang)技術(shu)對(dui)(dui)Ca2+熒(ying)(ying)光(guang)(guang)信(xin)號進行(xing)觀測(ce)，可以從某(mou)些方面(mian)對(dui)(dui)有機體(ti)或(huo)(huo)(huo)細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)變化機制進行(xing)分析，具有重要(yao)的(de)(de)(de)意(yi)義(yi)。利用雙光(guang)(guang)子(zi)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)顯微成像(xiang)技術(shu)可以觀察細(xi)胞(bao)(bao)內(nei)用熒(ying)(ying)光(guang)(guang)探針(zhen)標記的(de)(de)(de)Ca2*的(de)(de)(de)時間和(he)空(kong)間的(de)(de)(de)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)圖像(xiang)的(de)(de)(de)變化，還可以觀察細(xi)胞(bao)(bao)某(mou)一層面(mian)或(huo)(huo)(huo)局(ju)部(bu)的(de)(de)(de)（Ca2+）熒(ying)(ying)光(guang)(guang)圖像(xiang)和(he)變化。通過對(dui)(dui)單細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)研(yan)究發(fa)現，Ca2+不(bu)(bu)僅在細(xi)胞(bao)(bao)局(ju)部(bu)區域(yu)間的(de)(de)(de)分布是不(bu)(bu)均(jun)勻的(de)(de)(de)，而且細(xi)胞(bao)(bao)內(nei)各局(ju)部(bu)區域(yu)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同深度(du)或(huo)(huo)(huo)層次間也存在不(bu)(bu)同程度(du)的(de)(de)(de)Ca2+梯差(cha)(cha)即(ji)所(suo)謂的(de)(de)(de)空(kong)間Ca2梯差(cha)(cha)。

Sternand Jean Marx在評(ping)論(lun)中(zhong)說：祖家能(neng)(neng)夠在更為精細的(de)(de)(de)(de)(de)層次研究(jiu)樹(shu)突(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)功能(neng)(neng)，這在以前是完(wan)全不(bu)可能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)。新的(de)(de)(de)(de)(de)技術（如(ru)腦(nao)片的(de)(de)(de)(de)(de)膜片鉗和(he)雙(shuang)光子(zi)顯微使人們(men)對樹(shu)突(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)計算和(he)神經信號(hao)處理中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)有了更好的(de)(de)(de)(de)(de)理解。他們(men)解釋了是樹(shu)突(tu)模(mo)式(shi)和(he)形狀多(duo)樣性(xing)，及其獨(du)特的(de)(de)(de)(de)(de)電、及其獨(du)特的(de)(de)(de)(de)(de)電化學(xue)特征(zheng)使神經元完(wan)成了一系列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)專門(men)任務。雙(shuang)光子(zi)與共聚焦(jiao)在發(fa)(fa)育生物學(xue)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)雙(shuang)光子(zi)∶每2.5分鐘掃(sao)(sao)描一次，觀(guan)察(cha)24小時(shi)，發(fa)(fa)育到桑椹胚和(he)胚泡階段(duan)共聚焦(jiao)∶每15分鐘掃(sao)(sao)描一次，觀(guan)察(cha)8小時(shi)后細胞分裂(lie)停止，不(bu)能(neng)(neng)發(fa)(fa)育到桑椹胚和(he)胚泡階段(duan)共聚焦(jiao)激發(fa)(fa)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)細胞存活率為多(duo)光子(zi)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)10～20%。與傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)熒光顯微鏡相比，多(duo)光子(zi)顯微鏡具(ju)有更好的(de)(de)(de)(de)(de)深度穿透能(neng)(neng)力和(he)較低光損(sun)傷(shang)性(xing)，可以觀(guan)察(cha)更深層的(de)(de)(de)(de)(de)組織結(jie)構。

多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)掃描(miao)(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)行(xing)業(ye)發(fa)(fa)展，世(shi)(shi)界多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)掃描(miao)(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)產(chan)業(ye)主要布局在德國(guo)和(he)日(ri)本，德國(guo)是以(yi)徠卡顯(xian)微系統和(he)蔡(cai)司(si)為，而日(ri)本以(yi)尼康和(he)奧(ao)林(lin)巴斯公(gong)司(si)為，2020年(nian)，上述企業(ye)占據(ju)著世(shi)(shi)界多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)掃描(miao)(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)市場64.44%的(de)(de)市場份(fen)額(e)，其發(fa)(fa)展戰略左右著多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)掃描(miao)(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)市場的(de)(de)走向。目前世(shi)(shi)界市場對多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)掃描(miao)(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)的(de)(de)需求(qiu)在增長，中(zhong)國(guo)市場這方面的(de)(de)需求(qiu)增長更快，未來五年(nian)多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)掃描(miao)(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)市場的(de)(de)發(fa)(fa)展在中(zhong)國(guo)將具有很大(da)的(de)(de)發(fa)(fa)展潛力(li)。精確觀(guan)測生物分子(zi)相互作用(yong)，多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)顯(xian)微鏡(jing)(jing)推動(dong)生命(ming)科學(xue)研究(jiu)發(fa)(fa)展。在體多(duo)(duo)光(guang)(guang)子(zi)顯(xian)微鏡(jing)(jing)實驗操作

利用多光(guang)(guang)子(zi)(zi)顯微(wei)鏡的多點(dian)光(guang)(guang)ji活(huo)能力(li)，我們可以(yi)研究多個神經細(xi)胞之間的連接和控制。進口(kou)多光(guang)(guang)子(zi)(zi)顯微(wei)鏡層(ceng)析成(cheng)像

從(cong)產(chan)品(pin)類型及(ji)技術方面(mian)來看，正(zheng)置顯(xian)微鏡(jing)(jing)占據絕大多(duo)數市場(chang)。2020年(nian)，全球(qiu)多(duo)光(guang)(guang)(guang)子激光(guang)(guang)(guang)掃描(miao)正(zheng)置顯(xian)微鏡(jing)(jing)市場(chang)達到(dao)(dao)87.30百(bai)(bai)萬美(mei)元(yuan)，預計到(dao)(dao)2027年(nian)該部分市場(chang)將達到(dao)(dao)154.02百(bai)(bai)萬美(mei)元(yuan)，年(nian)復(fu)合增長率(lv)（2021-2027）為(wei)(wei)8.48%。中國多(duo)光(guang)(guang)(guang)子激光(guang)(guang)(guang)掃描(miao)正(zheng)置顯(xian)微鏡(jing)(jing)市場(chang)達到(dao)(dao)13.32百(bai)(bai)萬美(mei)元(yuan)，預計到(dao)(dao)2027年(nian)該部分市場(chang)將達到(dao)(dao)25.21百(bai)(bai)萬美(mei)元(yuan)，年(nian)復(fu)合增長率(lv)（2021-2027）為(wei)(wei)9.58%。從(cong)產(chan)品(pin)市場(chang)應用(yong)情況來看，研究(jiu)機(ji)(ji)構(gou)(gou)為(wei)(wei)主要(yao)應用(yong)領域，2020年(nian)約占全球(qiu)市場(chang)46.28%。2020年(nian)，全球(qiu)多(duo)光(guang)(guang)(guang)子激光(guang)(guang)(guang)掃描(miao)顯(xian)微鏡(jing)(jing)研究(jiu)機(ji)(ji)構(gou)(gou)應用(yong)消費量為(wei)(wei)174臺(tai)，預計2027年(nian)達到(dao)(dao)349臺(tai)，2021-2027年(nian)復(fu)合增長率(lv)（CAGR）為(wei)(wei)9.72%。進口多(duo)光(guang)(guang)(guang)子顯(xian)微鏡(jing)(jing)層析成(cheng)像

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