非线性光学成像

胚胎细胞的非线性光学成像, 三次谐波THG和二次谐波SHG成像

        1250 nm入射光,THG是~417 nm,SHG是625 nm;
        左上图:第0日的胚胎细胞,
绿色的SHG(二次谐波)显示出左上的纺锤体和最外周的透明带,
蓝色的THG(三次谐波)显示出下方的极体;
        右上图:第5日的胚胎细胞,透明带消失。(下载文章摘要)

        生物组织中,THG在生物膜界面处增强,特别是线粒体,
因此可以显示出形态结构;而SHG在对称结构破缺的位置会增强,
例如: 膜蛋白, 生物膜的板块镶嵌等。
        谐波成像是样品将入射光转化为倍频或3倍频,
与双光子、多光子荧光成像不同,谐波成像不吸收入射光,
也没有光吸收相关的光毒性,更无须标记!

飞秒激光器选型指南:

激光器 CrF TEMA TiF
入射波长(nm) 1230 - 1270 1050 800
THG波长(nm) 410 - 423 350 N.A.
SHG波长(nm) 615 - 635 525 400
脉冲时间(fs) <65 <100 <50

        谐波成像只会发生在焦平面上,无须针孔,分辨率优异,还可z轴扫描做多层成像;由于谐波成像的更低光毒性,和无须标记,适于长时间的活细胞成像,特别适合观察早期胚胎细胞发育。
        CrF激光比钛宝石激光器的光毒性更低,100 mW功率CrF激光连续观测12小时斑马鱼脑神经发育,斑马鱼100%存活;还有200 mW功率连续观测鼠胚胎早期发育超过19小时的报道
        双色THG和SHG图像比单一的SHG提供更多的信息,CrF的THG和SHG波长处于检测器敏感的波长,物镜的透光率也更高。
        谐波成像还可用于纳米材料分析,有文献报道谐波发成率与纳米颗粒大小正相关,由于谐波成像与结构的有序和破缺相关,可用于分析薄膜材料的微区结构,例如:ZnO, Fe3O4和CdSe等。

非线性光学谐波成像设施光路示意图

注:我们只提供激光器、脉冲诊断和脉冲啁啾校正设备,服务仅限上述范畴。