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キロヘルツのフレームレートでの分光時間エンコード多光子顕微鏡と蛍光寿命イメージング
Spectro-temporal encoded multiphoton microscopy and fluorescence lifetime imaging at kilohertz frame-rates.
PMID: 32346060 PMCID: PMC7188897. DOI: 10.1038/s41467-020-15618-w.
抄録
二光子顕微鏡は、高感度、分子特異性、固有の三次元の細胞下分解能、組織の深部への浸透性を提供し、生物学的・医学的研究のための貴重なツールとなっています。しかし、イメージング速度の面では、機械式スキャナでは1秒間に10～100フレームの取得速度に制限されています。ここでは、パルス変調された高速波長掃引レーザーと、角度分散による慣性のないビームステアリングを採用することで、キロヘルツのフレームレートを実現した高速非線形顕微鏡を紹介する。また、高帯域の単一光子検出器との組み合わせにより、毎秒8800万画素の蛍光寿命を記録することが可能となった。我々は、デジタル的に再構成可能なレーザー、イメージングシステム、およびデータ収集システムを用いた高分解能、マルチモーダル - 2光子蛍光および蛍光寿命（FLIM） - 顕微鏡およびイメージングフローサイトメトリーを示しています。これらの高速化により、高速かつ高スループットの画像支援細胞ソーティングが可能になるはずです。
Two-Photon Microscopy has become an invaluable tool for biological and medical research, providing high sensitivity, molecular specificity, inherent three-dimensional sub-cellular resolution and deep tissue penetration. In terms of imaging speeds, however, mechanical scanners still limit the acquisition rates to typically 10-100 frames per second. Here we present a high-speed non-linear microscope achieving kilohertz frame rates by employing pulse-modulated, rapidly wavelength-swept lasers and inertia-free beam steering through angular dispersion. In combination with a high bandwidth, single-photon sensitive detector, this enables recording of fluorescent lifetimes at speeds of 88 million pixels per second. We show high resolution, multi-modal - two-photon fluorescence and fluorescence lifetime (FLIM) - microscopy and imaging flow cytometry with a digitally reconfigurable laser, imaging system and data acquisition system. These high speeds should enable high-speed and high-throughput image-assisted cell sorting.