

双光子显微成像(Two-Photon Microscopy, TPM)作为非线性光学成像的代表性技术,通过近红外飞秒激光激发荧光分子的双光子吸收效应,实现了深层组织的高分辨率成像。艾博纳多模态双光子影像综合平台在此基础上整合多种互补性成像模式,构建出一套功能完备的活体观测体系,为生命科学与医学研究领域提供精准、高效的成像解决方案。
核心功能特点
1. 双光子成像核心平台:依托非线性双光子激发原理,实现高对比度、深层组织的清晰成像,突破传统光学成像的深度局限。
2. 多模态成像集成:无缝支持荧光成像、结构成像及功能成像的协同获取,同步捕捉样品的多重生物学信息。
3. 三维与时间序列成像:搭载Z轴扫描与时间分辨成像功能,精准捕捉动态生物过程的时空变化规律。
4. 模块化系统架构:成像、扫描、探测与控制模块支持按需灵活配置与扩展,适配多样化科研场景需求。
5. 低光毒性设计:优化激光参数与成像流程,最大程度降低对活体样品的光损伤,满足长时间连续观测需求。
6. 软件集中控制与数据管理:配备一体化控制软件,实现多模态成像流程的统一调度与实验数据的高效整合分析。
关键技术创新突破
1. 卓越深度穿透能力
相比传统共聚焦显微镜约100μm的穿透深度,艾博纳平台搭载的双光子技术利用近红外激光,可将成像深度提升至1mm以上。参考美国康奈尔大学团队研究成果,采用1300nm激发光源时,可在小鼠大脑皮层实现1.6mm的活体成像,充分验证了该技术在深层组织观测中的优势。
2. 多参数同步采集技术
平台可同时获取TPEF(双光子激发荧光)、SHG(二次谐波)和CARS(相干反斯托克斯拉曼散射)信号,这一性能对标国际顶尖设备如徕卡TCS SP8 DIVE。德国马普研究所曾借助同类技术,首次观测到肿瘤微环境中胶原重塑与免疫细胞迁移的时空关联,彰显多参数成像在复杂生物机制研究中的核心价值。
3. 超高动态成像性能
配备高性能共振扫描器,系统成像帧率可达30fps,可精准捕捉毫秒级生物动态过程。斯坦福大学开发的2P-FLIM系统曾依托类似技术,成功捕获神经元突触传递中钙离子波动的动力学变化,印证了艾博纳平台在动态生命过程研究中的技术实力。
核心应用领域
1. 神经科学研究
- 哈佛大学团队通过TPM-OCT联用技术,实现猕猴大脑皮层Ⅳ-Ⅵ层的长时程观测;艾博纳平台可兼容此类联用方案,为脑科学研究提供稳定支持。
- 适配上海科技大学开发的闭环光刺激系统,同步记录数百个神经元的激活模式,助力解析神经网络的信号传导机制。
2. 肿瘤学研究
- 支持SHG/TPEF双模态成像,可复现中科院团队的研究成果——发现乳腺癌转移灶中胶原排列的“放射状”特征,为肿瘤转移机制研究提供成像依据。
- 搭载FLIM(荧光寿命成像)技术,可实现活体药效评估,对标诺华制药采用的技术方案,监测PD-1抑制剂引起的T细胞代谢重编程过程。
3. 心血管研究
兼容ECG门控技术,可复现日本东京大学的研究场景——实现跳动心脏中线粒体NADH的定量检测,为心肌缺血等心血管疾病的病理机制研究提供全新工具。
技术挑战与发展趋势
1. 现存瓶颈
- 成像速度与分辨率的平衡:高分辨率成像模式下,数据采样率存在一定限制,需进一步优化扫描策略。
- 光毒性控制:长时间活体观测仍可能对细胞生理状态产生潜在影响,需持续迭代光源与成像方案。
- 多模态数据融合:不同成像模式的时空配准精度需突破亚像素级,才能实现多维度数据的精准整合。
2. 前沿发展方向
- 超快激光技术升级:引入Yb光纤激光器,将激发波长扩展至1700nm,进一步提升深层组织穿透能力。
- 融合计算成像方法:集成压缩感知技术,可将数据采集速度提升5-8倍,兼顾成像效率与分辨率。
- 构建智能分析系统:搭载DeepLabCut等AI工具,实现细胞自动追踪与定量分析,提升科研数据处理效率。
结语
艾博纳多模态双光子影像综合平台是面向前沿生命科学与神经科学研究的高端多光子成像系统。平台以双光子显微成像为核心,融合多种光学成像与功能检测手段,可实现对复杂生物样品的高分辨率、深层、三维及多维信息的精准获取。
依托模块化、开放式的系统架构,平台可根据科研需求灵活集成多种成像模式与功能模块,适用于从基础科研到应用研究的多层次成像任务,为多尺度、多参数生命过程研究提供统一的影像解决方案。
当前,双光子成像技术正推动“光学活检”时代的到来,预计到2030年将成为病理诊断的金标准之一。随着多模态影像数据库(如英国生物银行的10万例TPM数据集)的建立,人工智能辅助诊断系统将进一步提升平台的应用价值。艾博纳将持续深耕光学成像技术领域,以创新科技赋能生命科学研究,助力科研工作者探索生命奥秘。
艾博纳微纳米科技有限公司是一家位于苏州市高新区(Medpark)和江苏省淮安市的高科技企业,成立于2022年8月。公司专注于高端光学科学仪器和医学成像设备的研发、制造与销售。
其产品涵盖显微成像解决方案、真空与镀膜技术以及光学元件,产品范围从基础光学显微镜到先进的纳米级三维成像显微镜。
公司还致力于新一代人工智能驱动的科学设备研发,聚焦于纳米尺度二维材料电子器件(如石墨烯芯片)的应用研究,并结合诺贝尔奖获奖技术进行创新探索。
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