[发明专利]一种激光共聚焦-双光子-上转换多模态荧光成像系统及其应用

说明书

本发明提供了一种多模态光学成像系统，集成了多种先进光学成像技术，可以同时实现双光子成像、上转换荧光成像、普通荧光共聚焦成像，组成一个多功能的高分辨光学成像系统，可以适用于多种研究领域，在生物医学、临床诊断等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及光学成像系统领域，特别是涉及一种多模态荧光成像系统。

背景技术

近年来，随着多种荧光材料和标记方法的出现，生物显微成像技术得到快速发展，使得人们能从宏观转向微观，在分子水平实时动态揭示反应的机理和调控机制，为科学研究提供详细的定性、定位、定量资料，实现生命科学与化学、物理等学科全面交叉融合。

双光子显微成像是一种高分辨率的荧光成像手段，相对于激光共聚焦显微成像，双光子显微成像不需要添加任何空间滤波装置就能获得低的背景噪声和天然的分辨率，具有很好的层析效果。荧光分子同时吸收两个长波长的光子发射出一个短波长的光子，提高了成像深度，又由于双光子激发仅仅局限在焦点附件的很小区域内，所以光漂白也被限制于该小区域内，对样品的光损伤也较小。

上转换显微成像是采用近红外连续激光作为激发源，是一种反-斯托克斯发光成像技术。生物样品内源性荧光物质和常用的有机荧光染料不具备上转换发光性能，这使得该显微成像技术能有效地消除生物样品自发荧光和有机荧光染料发光等背景荧光的干扰，同时由于稳态激光泵浦的上转换发光材料在稳态近红外激光激发下几乎不被光漂白，而且稳态近红外激光对有机荧光染料的光漂白很弱，因此对生物样品的损伤小。

激光共聚焦荧光成像是一种被广泛应用的成像技术。荧光标记物质种类繁多，并且不同的荧光蛋白或染料还可对样本进行多重标记实现同时成像，其光子强度较其他光学信号更强，持续时间长，成像速度快，信号所反映的样本信息量更丰富，对信号接收仪器的要求相对较低。

以上所列的显微成像技术各有优缺点，分别适用于不同的荧光染料和研究领域。如果把这些光学成像技术集成起来，在一套成像系统中可以实现双光子显微成像、上转换显微成像、激光共聚焦荧光成像，则将形成一个多模态光学成像系统，能够适用于不同生物样本的研究观测，成为化学生物学科强有力的研究工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多模态光学成像系统，该多模态光学成像系统能够实现双光子显微成像、上转换显微成像和激光共聚焦荧光成像，可以实现对不同荧光标记的研究检测。

本发明的技术方案如下：