1300 nm 여기만을 사용하는 다중 프로브의 3P 이미징
1300nm의 턴키 소스를 사용하면 문자 그대로, 비유적으로 포유류 신경 과학에 대한 연구가 더 깊이 들어갈 수 있으며 동시에 단파장 및 장파장 형광 프로브를 모두 자극할 수 있습니다.
2022년 9월 10일 작성자: 일관적인
형광 단백질 및 프로브의 3광자(3P) 여기는 현재 특히 신경과학 응용 분야에서 많은 관심을 받고 있습니다. 가장 큰 이유는 Chris Xu 등이 입증한 것처럼 3P 여기에 사용되는 1300nm 및 1700nm 파장 창의 침투 깊이가 길기 때문입니다.
3광자 여기는 초점이 맞지 않는 형광이 거의 없이 2광자 여기보다 더 높은 신호 대 잡음을 전달할 수도 있습니다. 이를 통해 1mm 두께가 넘는 피질의 전체 깊이를 통해 실제 마우스 뇌의 더 깊은 이미징이 가능해집니다.
마찬가지로 중요한 것은 1300nm 빛은 녹색 형광 단백질 및 덱스트란과 같은 프로브의 3P 여기 에너지 요구 사항과 일치하는 반면, 1700nm 빛은 tdTomato와 같은 더 긴 파장의 표적을 여기시키는 데 사용될 수 있다는 것입니다.
일부 연구자들은 포유류 뇌에 대한 보다 정교한 조사를 수행하기 위해 여러 프로브를 동시에 자극하기를 원합니다. 이러한 정보가 풍부한 데이터는 신경 연결 및 활동이 중요한 기능과 어떻게 관련되어 있는지 이해하는 과정을 가속화할 수 있습니다.
단파장 및 장파장 프로브는 두 여기 파장을 모두 사용하여 동시에 이미지화할 수 있습니다. 그러나 여기에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 두 파장 모두에서 빔을 생성하고 이를 현미경에서 결합하는 데에는 복잡성(및 비용)이 있습니다. 그런 다음 전력 부하 문제가 있습니다. 두 개의 레이저 소스를 사용하여 살아있는 조직을 자극한다는 것은 샘플에 두 배의 레이저 출력을 사용한다는 것을 의미합니다. 또한 최근까지 1300nm 또는 1700nm에 대한 간단한(즉, '원박스') 광원이 없었기 때문에 연구자들은 일반적으로 약 1040nm의 레이저를 사용하여 두 파장 각각에 대해 조정 가능한 OPA를 구동했습니다.
그러나 두 가지 개발의 결합으로 단파장 및 장파장 프로브의 동시 3P 여기가 훨씬 간단해졌고 따라서 더 많은 사용자가 접근할 수 있게 되었습니다.
장파장 프로브의 1300nm 여기
최근 여러 3P 이미징 연구에 따르면 1300 nm를 사용하여 녹색 및 빨간색 형광 프로브를 자극할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 그런 다음 두 프로브의 빛은 필터를 사용하여 두 대의 카메라에서 별도로 감지됩니다. 예를 들어 Timo van Kerkoerle과 그의 Ph.D. 학생 Marie Guillemant는 1300 nm로 조정된 Monaco 및 Opera-F를 사용하여 3P 여기를 통해 마우스 전두엽 피질의 dextran 및 tdTomato 표지 개재뉴런의 동시 여기를 시연했습니다(그림 1). 여기의 z-스택 이미지는 적색 편이 프로브 여기 신호가 ~1mm 깊이까지 중요하다는 것을 보여줍니다.
데이터 제공: Timo van Kerkoerle 박사 및 Marie Guillemant, Neurospin, CEA Saclay.
마우스 전전두엽 피질의 dextran(녹색) 및 tdTomato(빨간색) 라벨이 붙은 개재뉴런의 3P 영상으로 깊이가 ~1mm에 도달합니다.
Chris Xu는 2021년에 다색 형광단의 단일 파장 3P 여기에 관한 기사를 게시했습니다.*
이 연구는 일반적으로 1700 nm 여기를 사용하여 가장 낮은 에너지 여기 상태로 이미지화되었던 많은 인기 있는 적색 형광 분자가 1300 nm까지 더 높은 에너지 전자 상태로 여기될 수도 있음을 보여주었습니다. 이 새로운 여기 메커니즘은 단지 1300 nm 레이저 광을 사용하여 마우스 뇌에서 이중 녹색 및 빨간색 3P 형광 이미징을 가능하게 합니다.
우리는 Timo van Kerkoerle과 Chris Xu의 이러한 발견이 이미징 및 기능성 형광 프로브의 3P 여기의 미래 방향에 분명히 영향을 미칠 것이라고 믿습니다.
1300 nm 펄스의 원박스 소스
또 다른 유용한 발전은 3P 여기를 위한 1300nm 펨토초 펄스의 간소화된 소스를 제공하는 단일 상자 통합 레이저의 최근 개발입니다. 예는 새로운 것입니다.일관된 모나코 1300는 펄스 폭이 50fs 미만인 사용하기 쉬운 푸시 버튼 소스입니다.
이 짧은 펄스 폭은 높은 피크 전력을 제공하고 3P 이미지 밝기는 레이저 피크 전력의 세제곱에 비례하기 때문에 3P 이미징에 이상적입니다. 이 새로운 레이저는 또한 1, 2 또는 4MHz 반복 속도를 선택하여 최대 2.5W의 출력을 제공하여 빠른 이미지 획득을 지원합니다. 또한, 레이저의 원형 고품질(M2<1.3) 빔은 세 축 모두에서 현미경 처리량, 이미징 효율성 및 이미지 해상도를 극대화합니다.
단일 박스 패키지에는 3P 이미징을 단순화하고 이미지 밝기를 향상시킬 수 있는 두 가지 인기 기능 옵션도 포함되어 있습니다. 이는 즉시 전력 감쇠/게이팅을 제공하는 TPC(총 전력 제어) 기능과 샘플에서 최적의 펄스 폭을 위해 분산 사전 보상을 제공하는 CPC(콤팩트 펄스 압축기) 기능입니다.
3P 이미징의 밝은 미래
단일 레이저 소스를 사용하여 여러 프로브를 자극하면 피질 층 전체에 걸쳐 여러 세포 유형의 매핑을 기반으로 대규모 뇌 볼륨에 대한 빠르고 정보가 풍부한 이미징을 가능하게 하여 신경 과학 분야를 발전시킬 수 있습니다. 3P 여기 기술 및 메커니즘의 이러한 개발은 단일 파장 3P 여기 소스에 비해 조정 가능한 소스를 선호할지 여부를 결정하는 연구자에게 확실히 도움이 될 것이며 다음과 같은 솔루션의 가치를 강조할 것입니다.일관된 모나코 1300.
에 대해 자세히 알아보기일관된 모나코 1300저희 블로그에서.
* 출처:, 과학 발전.
