单光子显微镜的工作原理是什么?
从激发机制来看,单光子显微镜采用通常的荧光激发方式,即利用单个光子去激发单个荧光分子使其发光,这种激发过程是基础且常见的,荧光分子吸收光子后会释放出波长比激发光稍长的荧光。
从激发机制来看,单光子显微镜采用通常的荧光激发方式,即利用单个光子去激发单个荧光分子使其发光,这种激发过程是基础且常见的,荧光分子吸收光子后会释放出波长比激发光稍长的荧光。
解释得挺清晰,不过“激发过程是基础且常见”这句话其实有点轻描淡写。单光子激发的核心难点其实在于它受限于衍射极限,穿透深度和分辨率往往是trade-off。相比多光子显微镜,单光子虽然结构简单、成本低,但在活体深层成像时散射和光毒性问题确实比较明显。对于浅层组织或者体外固定样本来说,它依然是性价比极高的选择,毕竟不是所有场景都需要上昂贵的双光子系统。
这种基础单光子激发虽然结构简单,但有个致命弱点就是穿透深度受限。因为要激发深部荧光,必须用高强度短波长光,这容易导致样本光毒性太强,活体成像很难长时间观察。相比之下,双光子激发用长波长的近红外光,不仅穿透力更强,而且能量只在焦点处集中,大大减少了对样品周围组织的损伤。所以对于深层组织成像,单光子显微镜确实有点力不从心了。