Intravital imaging by simultaneous label-free autofluorescence-multiharmonic microscopy.
Intravital imaging by simultaneous label-free autofluorescence-multiharmonic microscopy.
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DOI：
10.1038/s41467-018-04470-8
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发表时间：
2018-05-29
影响因子：
16.6
通讯作者：
Boppart SA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
You S;Tu H;Chaney EJ;Sun Y;Zhao Y;Bower AJ;Liu YZ;Marjanovic M;Sinha S;Pu Y;Boppart SA
活体显微镜(IVM)作为阐明生物过程中途径的有力工具应运而生和成熟。尽管无标记多光子IVM因其非微扰性质而具有吸引力，但它的广泛应用一直受到阻碍，主要是由于每种成像方式的对比度有限以及整合它们的挑战。在这里，我们介绍了同步无标记自发荧光-多谐(SLAM)显微镜，这是一个单激发源非线性成像平台，使用定制设计的1110 nm激发窗口并整形10 MHz的超快脉冲，以实现快速(提高2个数量级)、同步和高效地获取自体荧光(FAD和NADH)以及从活组织中的各种细胞和细胞外组件(如肿瘤细胞、免疫细胞、囊泡和血管)产生二次/三次谐波，仅使用14 mW进行扩展的时延研究。我们的工作证明了SLAM显微镜在跟踪活体细胞事件方面的多功能性和效率，并且是在无标记IVM方面的重大进展。肿瘤微环境的无标记和实时可视化是有吸引力的，但也是具有挑战性的。本文提出了一种利用单一激发源同时进行结构特征的自发荧光功能成像和二次/三次谐波成像的方法。
Intravital microscopy (IVM) emerged and matured as a powerful tool for elucidating pathways in biological processes. Although label-free multiphoton IVM is attractive for its non-perturbative nature, its wide application has been hindered, mostly due to the limited contrast of each imaging modality and the challenge to integrate them. Here we introduce simultaneous label-free autofluorescence-multiharmonic (SLAM) microscopy, a single-excitation source nonlinear imaging platform that uses a custom-designed excitation window at 1110 nm and shaped ultrafast pulses at 10 MHz to enable fast (2-orders-of-magnitude improvement), simultaneous, and efficient acquisition of autofluorescence (FAD and NADH) and second/third harmonic generation from a wide array of cellular and extracellular components (e.g., tumor cells, immune cells, vesicles, and vessels) in living tissue using only 14 mW for extended time-lapse investigations. Our work demonstrates the versatility and efficiency of SLAM microscopy for tracking cellular events in vivo, and is a major enabling advance in label-free IVM. Label-free and real-time visualization of the tumor microenvironment is attractive but challenging. Here the authors present an approach for simultaneous autofluorescence functional imaging and second/third harmonic generation imaging of structural features, using a single excitation source.
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