Визуализирующая микроскопия второй гармоники

Визуализирующая микроскопия второй гармоники (SHIM ) основана на нелинейный оптический эффект, известный как генерация второй гармоники (ГВГ). SHIM зарекомендовал себя как жизнеспособный механизм контрастирования изображения микроскопа для визуализации структуры и функции клетки и ткани. Микроскоп второй гармоники получает контрасты за счет изменений способности образца генерировать свет второй гармоники из падающего света, в то время как обычный оптический микроскоп получает свой контраст, обнаруживая изменения в оптической плотности, длине пути или показатель преломления образца. Для SHG требуется интенсивный лазерный свет, проходящий через материал с нецентросимметричной молекулярной структурой. Свет второй гармоники, исходящий из материала ГВГ, составляет ровно половину длины волны (удвоенная частота) света, входящего в материал. Хотя двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция (TPEF) также является двухфотонным процессом, TPEF теряет некоторую энергию во время релаксации возбужденного состояния, в то время как SHG сохраняет энергию. Обычно для получения света ГВГ используют неорганический кристалл, такой как ниобат лития (LiNbO 3), титанилфосфат калия (KTP = KTiOPO 4) и триборат лития (LBO = LiB 3O5). Хотя ГВГ требует, чтобы материал имел определенную молекулярную ориентацию, чтобы падающий свет удвоил частоту, некоторые биологические материалы могут быть сильно поляризуемыми и собираться в довольно упорядоченные большие нецентросимметричные структуры. Биологические материалы, такие как коллаген, микротрубочки и мышечный миозин, могут производить сигналы SHG. Диаграмма ГВГ в основном определяется условием фазового согласования. Обычная установка для системы формирования изображения SHG будет иметь лазерный сканирующий микроскоп с лазером на сапфировом титане с синхронизацией мод в качестве источника возбуждения. Сигнал SHG распространяется в прямом направлении. Однако некоторые эксперименты показали, что объекты порядка одной десятой длины волны создаваемого сигнала ГВГ будут давать почти равные прямые и обратные сигналы.

Изображение второй гармоники коллагена (показано белым) в печени

• 1 Преимущества
  • 1.1 Различие и взаимодополняемость с двухфотонной флуоресценцией (2PEF)
• 2 История
• 3 Количественные измерения
  • 3.1 Ориентационная анизотропия
  • 3.2 Вперед поверх обратной SHG
  • 3.3 SHG с поляризационным разрешением
  • 3.4 Квантование фиброза
  • 3.5 Другое
• 4 Материалы, которые можно отображать
• 5 Связь с микроскопией THG
• 6 Применение
  • 6.1 Развитие рака, характеристика опухоли
    • 6.1.1 Рак груди
    • 6.1.2 Рак яичников
    • 6.1.3 Рак кожи
    • 6.1.4 Рак поджелудочной железы
    • 6.1.5 Другие виды рака
  • 6.2 Выявление патологий
  • 6.3 Тканевая инженерия
  • 6.4 Структура глаза
• 7 См. Также
• 8 Источники
• 9 Ссылки

SHIM предлагает несколько преимуществ для визуализации живых клеток и тканей. SHG не включает возбуждение молекул, как другие методы, такие как флуоресцентная микроскопия, поэтому молекулы не должны подвергаться эффектам фототоксичности или фотообесцвечивания.. Кроме того, поскольку многие биологические структуры производят сильные сигналы SHG, мечение молекул экзогенными зондами не требуется, что также может изменить способ функционирования биологической системы. Используя ближнюю инфракрасную длины волн для падающего света, SHIM имеет возможность создавать трехмерные изображения образцов путем визуализации глубже в толстые ткани.

Отличие и взаимодополняемость с двухфотонной флуоресценцией (2PEF)

Двухфотонная флуоресценция (2PEF ) - процесс, сильно отличающийся от SHG : он включает возбуждение электронов на более высокие энергетические уровни и последующее девозбуждение излучением фотонов (в отличие от SHG, хотя это также двухфотонный процесс). Таким образом, 2PEF является некогерентным процессом, пространственным (изотропно излучаемым) и временным (широкий спектр, зависящий от образца). Он также не специфичен для определенной структуры, в отличие от ГВГ.

Следовательно, он может быть связан с ГВГ при многофотонной визуализации, чтобы выявить некоторые молекулы, которые действительно производят автофлуоресценцию, например эластин в тканях (в то время как SHG выявляет коллаген или миозин, например).

До того, как SHG была использована для визуализации, первая демонстрация ГВГ была проведена в 1961 г. П.А. Франкеном, Г. Вайнрайхом, К.В. Петерсом и А.Е. Хиллом в Мичиганском университете, Анн-Арбор, с использованием образца кварца. В 1968 году ГВГ из интерфейсов был обнаружен Бломбергеном и с тех пор используется в качестве инструмента для определения характеристик поверхностей и исследования динамики границ раздела. В 1971 году Файн и Хансен сообщили о первом наблюдении ГВГ в образцах биологических тканей. В 1974 году Хеллварт и Кристенсен впервые сообщили об интеграции ГВГ и микроскопии путем визуализации сигналов ГВГ от поликристаллического ZnSe. В 1977 году Колин Шеппард получил изображения различных кристаллов ГВГ с помощью сканирующего оптического микроскопа. Первые эксперименты по биологической визуализации были проведены Фройндом и Дойчем в 1986 году для изучения ориентации коллагеновых волокон в хвосте крысы сухожилие. В 1993 году Льюис исследовал реакцию второй гармоники стирил красителей в электрических полях. Он также показал работы по визуализации живых клеток. В 2006 году группа разработала несканирующий микроскоп SHG, который значительно сокращает время, необходимое для наблюдения за большими образцами, даже если двухфотонный широкопольный мискроскоп был опубликован в 1996 году и мог бы использоваться для обнаружения SHG. Несканирующий SHG микроскоп использовали для наблюдения за растительным крахмалом, мегамолекулами, шелком паука и так далее. В 2010 году SHG была распространена на визуализацию всего животного in vivo. В 2019 году применение ГВГ расширилось, когда оно было применено к использованию агрохимикатов выборочного изображения непосредственно на поверхности листьев, чтобы обеспечить способ оценки эффективности пестицидов.

Ориентационная анизотропия

SHG поляризация анизотропия может использоваться для определения ориентации и степени организации белков в тканях, поскольку сигналы SHG имеют четко определенные поляризации. Используя уравнение анизотропии:

$I\; par\; -\; I\; perp\; I\; par\; +\; 2\; I\; perp\; =\; r\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; frac\; \{I\_\; \{par\}\; -I\_\; \{perp\}\}\; \{I\_\; \{par\}\; +\; 2I\_\; \{perp\}\}\; \}\; =\; r\}$

и получение интенсивностей поляризаций в параллельном и перпендикулярном направлениях. Высокое значение $r\; \{\backslash \; displaystyle\; r\}$указывает на анизотропную ориентацию, тогда как низкое значение $r\; \{\backslash \; displaystyle\; r\}$указывает на изотропную структуру. В работе, проведенной Campagnola и Loew, было обнаружено, что коллагеновые волокна образуют хорошо выровненные структуры со значением $r\; =\; 0,7\; \{\backslash \; displaystyle\; r\; =\; 0,7\}$.

Вперед назад SHG

SHG, будучи согласованным процессом (пространственно и временно ), он сохраняет информацию о направление возбуждения и не изотропно излучается. Он в основном излучается в прямом направлении (так же, как возбуждение), но может также излучаться в обратном направлении в зависимости от условия фазового согласования. Действительно, длина когерентности, за которой уменьшается преобразование сигнала, составляет:

$lc\; =\; 2\; /\; \Delta \; k\; \{\backslash \; displaystyle\; l\_\; \{c\}\; =\; 2\; /\; \backslash \; Delta\; k\}$

с $\Delta \; k\; \propto \; 1\; /\; (n\; 2\; \omega \; -\; n\; \omega )\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; Delta\; k\; \backslash \; propto\; 1\; /\; (n\_\; \{2\; \backslash \; omega\}\; -n\; \_\; \{\backslash \; omega\})\}$для прямого, но $\Delta \; kbwd\; \propto \; 1\; /\; (n\; 2\; \omega \; +\; n\; \omega )\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; Delta\; k\_\; \{bwd\}\; \backslash \; propto\; 1\; /\; (n\_\; \{2\; \backslash \; omega\}\; +\; n\; \_\; \{\backslash \; omega\})\}$в обратном направлении, так что $lc\; \{\backslash \; displaystyle\; l\_\; \{c\}\}$>>$lc,\; bwd\; \{\backslash \; displaystyle\; l\_\; \{c,\; bwd\}\}$. Следовательно, более толстые структуры будут предпочтительно появляться в прямом направлении, а более тонкие - в обратном: поскольку преобразование ГВГ зависит в первом приближении от квадрата количества нелинейных преобразователей, сигнал будет выше, если он будет излучаться толстыми структурами, таким образом, сигнал будет в прямом направлении. направление будет выше, чем в обратном. Однако ткань может рассеивать генерируемый свет, и часть ГВГ впереди может отражаться в обратном направлении. Затем может быть рассчитано отношение прямого и обратного F / B, которое является показателем глобального размера и расположения преобразователей SHG (обычно фибрилл коллагена). Также можно показать, что чем больше угол отклонения от плоскости рассеивателя, тем выше его отношение F / B (см. Рис. 2.14).

ГВГ с поляризационным разрешением

Преимущества поляриметрии были объединены с ГВГ в 2002 году Stoller et al. Поляриметрия может измерять ориентацию и порядок на молекулярном уровне, и в сочетании с ГВГ она может делать это со специфичностью к определенным структурам, таким как коллаген: микроскопия ГВГ с поляризационным разрешением (p-SHG), таким образом, является расширением микроскопии ГВГ. p-SHG определяет другой параметр анизотропии, как:

$\rho \; =\; I\; par\; I\; perp\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; rho\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{\backslash \; frac\; \{I\_\; \{par\}\}\; \{I\_\; \{perp\}\}\}\}\}$

который является, как и r, мерой основной ориентации и беспорядка отображаемой структуры. Поскольку это часто выполняется в длинных цилиндрических нитях (например, коллагене), эта анизотропия часто равна $\rho \; =\; \chi \; XXX\; (2)\; \chi \; XYY\; (2)\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; rho\; =\; \{\backslash \; frac\; \{\backslash \; chi\; \_\; \{XXX\; \}\; ^\; \{(2)\}\}\; \{\backslash \; chi\; \_\; \{XYY\}\; ^\; \{(2)\}\}\}\}$, где $\chi \; (2)\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; chi\; ^\; \{(2)\}\; \}$- это тензор нелинейной восприимчивости, и X - направление нити накала (или главное направление структуры), Y - ортогонально X и Z - распространение возбуждающего света. Ориентацию ϕ волокон в плоскости XY изображения также можно извлечь из p-SHG с помощью анализа БПФ и нанести на карту.

Квантование фиброза

Коллаген (частный случай, но широко изученный в ГВГ микроскопии), могут существовать в различных формах: 28 различных типов, из которых 5 являются фибриллярными. Одна из задач состоит в том, чтобы определить и количественно оценить количество фибриллярного коллагена в ткани, чтобы увидеть его эволюцию и взаимосвязь с другими неколлагеновыми материалами.

Для этого необходимо получить изображение с помощью SHG-микроскопии. быть скорректировано, чтобы удалить небольшое количество остаточной флуоресценции или шума, которые существуют на длине волны ГВГ. После этого можно применить маску для количественного определения коллагена внутри изображения. Среди других методов квантования он, вероятно, обладает наивысшей специфичностью, воспроизводимостью и применимостью, несмотря на то, что он довольно сложен.

Другие

Он также использовался для доказательства того, что потенциалы действия обратного распространения проникают в дендритные шипы. без ослабления напряжения, создавая прочную основу для будущей работы над Долгосрочным потенцированием. Его использование здесь заключалось в том, что он давал возможность точно измерить напряжение в крошечных дендритных шипах с точностью, недостижимой с помощью стандартной двухфотонной микроскопии. Между тем, SHG может эффективно преобразовывать ближний инфракрасный свет в видимый свет для обеспечения фотодинамической терапии под визуализацией, преодолевая ограничения глубины проникновения.

Биологические ткани, отображаемые с помощью генерации второй гармоники ( ГВГ) микроскопия. (а) Поперечный разрез роговицы человека. (б) Скелетные мышцы рыбок данио (миозин). (c) Сухожилие хвоста взрослой мыши. (d) Поверхностный хрящ колена зрелой лошади.

ГВГ-микроскопия и ее расширения могут использоваться для изучения различных тканей: некоторые примеры изображений представлены на рисунке ниже: коллаген внутри внеклеточного матрикса остается основным приложением. Его можно найти в сухожилиях, коже, костях, роговице, аорте, фасции, хрящах, менисках, межпозвонковых дисках...

Миозин также можно визуализировать в скелетных или сердечных мышцах.

Таблица 1: Материалы, видимые или эффективно генерирующие ГВГ.

Тип	Материал	Найдено в	сигнал SHG	Специфичность
Углевод	Целлюлоза	Древесина, зеленое растение, водоросли.	Достаточно слабое содержание нормальной целлюлозы, но значительное содержание кристаллической или нанокристаллической целлюлозы.	-
	Крахмал	Основные продукты питания, зеленое растение	Достаточно интенсивный сигнал	хиральность на микро- и макроуровне, а ГВГ различается при правой или левой круговой поляризации
	Мегамолекулярный полисахарид сакран		от сакранового хлопкового комка, волокон и литых пленок	сигнал от пленок слабее
белок	фиброин и серицин	паучий шелк	Довольно слабый
	Коллаген	сухожилие, кожа, кость, роговица, аорта, фасция, хрящ, мениск, межпозвонковые диски ; соединительная ткань	Достаточно прочная, зависит от типа коллагена (образует ли он фибриллы, волокна?)	нелинейная восприимчивость компоненты тензора $d\; 33\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{33\}\; \}$, $d\; 31\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{31\}\}$, $d\; 15\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{15\}\}$, с $d\; 31\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{31\}\}$~ $d\; 15\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{15\}\}$и $d\; 33\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{33\}\}$/$d\; 15\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{15\}\}$~ 1,4 в большинстве случаев
	Миозин	Скелетная или сердечная мышца	Достаточно сильная	нелинейная восприимчивость Компоненты тензора $d\; 33\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{33\}\}$, $d\; 31\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{31\}\}$, $d\; 15\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{15\}\}$с $d\; 31\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{31\}\}$~ $d\; 15\; \{\; \backslash \; displaystyle\; d\_\; \{15\}\}$но $d\; 33\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{33\}\}$/$d\; 15\; \{\backslash \; displaystyle\; d\_\; \{15\}\}$~ 0,6 < 1 contrary to collagen
	Тубулин	Микротрубочки в митозе или мейозе, или в дендритах	Довольно слабые	Микротрубочки должны быть воспламеняется для эффективного генерирования
минералов	Пьезоэлектрических кристаллов	Также называемых нелинейными кристаллами	Сильными, если согласованы по фазе	Разные типы фазового согласования, критичного для некритичного

микроскопия генерации третьей гармоники (THG) может дополнять микроскопию SHG, поскольку она чувствительна к поперечным поверхностям и нелинейная восприимчивость 3-го порядка $\chi \; (3)\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; chi\; ^\; \{(3)\}\}$·

Прогрессирование рака, характеристика опухоли

Плотность коррелирует с плотность коллагена, таким образом, SHG можно использовать для идентификации рака груди. ГВГ обычно сочетается с другими нелинейными методами, такими как когерентное антистоксово комбинационное рассеяние или микроскопия с двухфотонным возбуждением, как часть процедуры, называемой многофотонной микроскопией (или томографией), которая обеспечивает неинвазивный и быстрый in vivo гистология биопсий, которые могут быть злокачественными.

Рак груди

Сравнение прямого и обратного изображений ГВГ дает понимание микроструктуры коллагена, которое само по себе связано со степенью и стадией опухоли, и его прогрессированием в груди. Сравнение SHG и 2PEF также может показать изменение ориентации коллагена в опухолях. Даже если ГВГ-микроскопия внесла большой вклад в исследования рака груди, она еще не признана надежным методом в больницах или для диагностики этой патологии в целом.

Рак яичников

Здоровые яичники представлены в ГВГ однородным эпителиальным слоем и хорошо организованным коллагеном в их строме, тогда как аномальные яичники имеют эпителий с крупными клетками и измененная структура коллагена. Коэффициент r (см. # Ориентационная анизотропия) также используется, чтобы показать, что выравнивание фибрилл немного выше для злокачественных тканей, чем для нормальных тканей.

Рак кожи

SHG снова объединяется с 2PEF используется для расчета отношения:

$MFSI\; =\; (shg\; -\; tpef)\; /\; (shg\; +\; tpef)\; \{\backslash \; displaystyle\; MFSI\; =\; (\{\backslash \; text\; \{shg\}\}\; -\; \{\backslash \; text\; \{tpef\}\})\; /\; (\{\backslash \; text\; \{shg\}\}\; +\; \{\backslash \; text\; \{tpef\}\})\}$

где shg (соотв. tpef) - количество пикселей с пороговым значением в изображении SHG (соответственно 2PEF), высокий MFSI означает чистое изображение SHG (без флуоресценции). Самый высокий MFSI обнаруживается в раковых тканях, что обеспечивает контрастный режим для дифференциации от нормальных тканей.

SHG также был объединен с генерацией третьей гармоники (THG), чтобы показать, что обратное (см. #Forward over backward SHG) THG выше в опухолях.

Рак поджелудочной железы

Изменения ультраструктуры коллагена при раке поджелудочной железы можно исследовать с помощью многофотонной флуоресценции и поляризационного разрешения SHIM.

Другие виды рака

ГВГ-микроскопия использовалась для исследования рака легкого, толстой кишки, пищевода стромы и рака шейки матки.

Патологии обнаружение

Изменения в организации или полярности фибрилл коллагена могут быть признаками патологии,

В частности, анизотропия выравнивания коллагена волокна позволили отличить здоровую дерму от патологических рубцов на коже. Кроме того, патологии в хряще, такие как остеоартрит, могут быть исследованы с помощью поляризационной микроскопии SHG. Позже SHIM был распространен на фиброзно-хрящевую ткань (мениск ).

Тканевая инженерия

Способность SHG отображать определенные молекулы может выявить структуру определенной ткани. времени и в различных масштабах (от макро до микро) с использованием микроскопии. Например, коллаген (тип I) специфически визуализируется из внеклеточного матрикса (ECM) клеток, или когда он служит каркасом или соединительным материалом в тканях. SHG также обнаруживает фиброин в шелке, миозин в мышцах и биосинтезированную целлюлозу. Все эти возможности визуализации могут быть использованы для создания искусственных тканей путем нацеливания на определенные точки ткани: ГВГ действительно может количественно измерить некоторые ориентации, количество и расположение материала. Кроме того, ГВГ в сочетании с другими многофотонными методами может служить для мониторинга развития инженерные ткани, однако, когда образец относительно тонкий. Конечно, их можно наконец использовать в качестве контроля качества. роликов изготовленных тканей.

Структура глаза

Роговица на поверхности глаза считается сделанной из структуры, подобной фанере коллаген, благодаря свойствам самоорганизации достаточно плотного коллагена. Тем не менее, коллагеновая ориентация в ламеллах все еще обсуждается в этой ткани. Кератоконус роговица также может быть визуализирована с помощью SHG для выявления морфологических изменений коллагена. Микроскопия третьей гармоники (THG), кроме того, используется для визуализации роговицы, которая дополняет сигнал SHG, поскольку максимумы THG и SHG в этой ткани часто находятся в разных местах.

• Генерация второй гармоники
• Нелинейная оптика
• Микроскопия с двухфотонным возбуждением

• Schmitt, Michael; Майерхёфер, Томас; Попп, Юрген; Клеппе, Инго; Weisshartannée, Клаус (2013). Справочник по биофотонике, глава 3 «Взаимодействие света и вещества». Вайли. doi : 10.1002 / 9783527643981.bphot003. ISBN 9783527643981.
• Pavone, Francesco S.; Кампаньола, Пол Дж. (2016). Визуализация второго поколения гармоник, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
• Campagnola, Paul J.; Кларк, Хизер А.; Mohler, William A.; Льюис, Аарон; Лоу, Лесли М. (2001). "Визуализирующая микроскопия живых клеток на второй гармонике" (PDF). Журнал биомедицинской оптики. 6 (3): 277–286. Bibcode : 2001JBO..... 6..277C. doi : 10.1117 / 1.1383294. HDL : 2047 / d20000323. PMID 11516317.
• Campagnola, Paul J.; Лоу, Лесли М (2003). «Визуализирующая микроскопия второй гармоники для визуализации биомолекулярных массивов в клетках, тканях и организмах» (PDF). Природа Биотехнологии. 21 (11): 1356–1360. doi : 10.1038 / nbt894. PMID 14595363. S2CID 18701570. Архивировано из оригинала (PDF) 04.03.2016.
• Stoller, P.; Reiser, K.M.; Celliers, P.M.; Рубенчик, А. (2002). «Генерация модулированной поляризацией второй гармоники в коллагене». Биофиз. J. 82 (6): 3330–3342. Bibcode : 2002BpJ.... 82.3330S. doi : 10,1016 / s0006-3495 (02) 75673-7. PMC 1302120. PMID 12023255.
• Han, M.; Giese, G.; Билле, Дж. Ф. (2005). «Визуализация генерации второй гармоники фибрилл коллагена в роговице и склере». Опт. Экспресс. 13 (15): 5791–5797. Bibcode : 2005OExpr..13.5791H. doi : 10.1364 / opex.13.005791. PMID 19498583.
• Кёниг, Карстен (2018). Многофотонная микроскопия и флуоресцентная визуализация в течение жизни - приложения в биологии и медицине. Де Грюйтер. ISBN 978-3-11-042998-5.
• Кейхосрави, Адиб; Bredfeldt, Jeremy S.; Сагар, Абдул Кадер; Элисейри, Кевин В. (2014). «Визуализация рака с генерацией второй гармоники (из« Количественной визуализации в клеточной биологии, Дженнифер С. Уотерс, Торстен Виттман »)». Методы клеточной биологии. 123 : 531–546. DOI : 10.1016 / B978-0-12-420138-5.00028-8. ISSN 0091-679X. PMID 24974046.
• Хэнри Ю; Нур Аида Абдул Рахим (2013). Визуализация в клеточной и тканевой инженерии, 1-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9780367445867.
• Чикки, Риккардо; Фоглер, Надин; Капсокаливас, Димитриос; Дицек, Бенджамин; Попп, Юрген; Павоне, Франческо Саверио (2013). «От молекулярной структуры к архитектуре ткани: организация коллагена под микроскопом SHG». Журнал биофотоники. 6 (2): 129–142. doi : 10.1002 / jbio.201200092. PMID 22791562.

1. ^Хуан Карлос Стокерт, Альфонсо Бласкес-Кастро (2017). «Глава 19 Нелинейная оптика». Флуоресцентная микроскопия в науках о жизни. Издательство Bentham Science. С. 642–686. ISBN 978-1-68108-519-7. Проверено 24 декабря 2017 г.
2. ^ Nucciotti, V.; Stringari, C.; Sacconi, L.; Vanzi, F.; Fusi, L.; Линари, М.; Piazzesi, G.; Lombardi, V.; Павоне, Ф. С. (2010). «Исследование структурной конформации миозина in vivo с помощью микроскопии генерации второй гармоники». Труды Национальной академии наук. 107 (17): 7763–7768. Bibcode : 2010PNAS..107.7763N. doi : 10.1073 / pnas.0914782107. ISSN 0027-8424. PMC 2867856. PMID 20385845.
3. ^ Чен, Сийи; Кампаньола, П.Дж. (2016). «Микроскопия SHG и ее сравнение с THG, CARS и многофотонной флуоресцентной визуализацией». Визуализация второго поколения гармоник, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
4. ^Франкен, Питер; Weinreich, G; Питерс, CW; Хилл, AE (1961). «Генерация оптических гармоник». Письма с физическим обзором. 7 (4): 118–119. Bibcode : 1961PhRvL... 7..118F. doi : 10.1103 / PhysRevLett.7.118.
5. ^Bloembergen, N.; Chang, R.K.; Jha, S. S.; Ли, К. Х. (1968). «Генерация второй оптической гармоники при отражении от сред с инверсионной симметрией». Физический обзор. 174 (813): 813–822. Bibcode : 1968PhRv..174..813B. doi : 10.1103 / PhysRev.174.813.
6. ^Fine, S.; Хансен, В. П. (1971). «Генерация второй оптической гармоники в биологических системах». Прикладная оптика. 10 (10): 2350–2353. Bibcode : 1971ApOpt..10.2350F. doi : 10.1364 / AO.10.002350. PMID 20111328.
7. ^Хеллварт, Роберт; Кристенсен, Пол (1974). «Нелинейно-оптическое микроскопическое исследование структуры поликристаллического ZnSe». Оптика Коммуникации. 12 (3): 318–322. Bibcode : 1974OptCo..12..318H. doi : 10.1016 / 0030-4018 (74) 90024-8.
8. ^ Freund, I.; Дойч, М. (1986). «Микроскопия второй гармоники биологической ткани». Письма об оптике. 11 (2): 94–96. Bibcode : 1986OptL... 11... 94F. doi : 10.1364 / OL.11.000094. PMID 19730544.
9. ^Brakenhoff, G.J.; Sonoda, Y.; Squier, J.; Norris, T.; Bliton, A.C.; Wade, M.H.; Эти, Б. (1996). «Двухфотонная конфокальная микроскопия в реальном времени с использованием афемтосекундной системы Тисапфира с усилением». Журнал микроскопии. 181 (3): 253–259. doi : 10.1046 / j.1365-2818.1996.97379.x. HDL : 2027,42 / 71623. PMID 8642584.
10. ^Mizutani, G.; Sonoda, Y.; Sano, H.; Сакамото, М.; Takahashi, T.; Ушиода, С. (2000). «Обнаружение гранул крахмала в живом растении с помощью оптической микроскопии второй гармоники». Журнал люминесценции. 87 : 824–826. Bibcode : 2000JLum... 87..824M. дой : 10.1016 / S0022-2313 (99) 00428-7.
11. ^Чжао, Юэ; Такахаши, Сёго; Ли, Янжун; Hien, K. T. T.; Мацубара, Акира; Мизутани, Горо; Накамура, Ясунори (2018). «Непрочные зерна риса, наблюдаемые с помощью микроскопии генерации второй гармоники фемтосекундного импульсного лазера». J. Phys. Chem. Б. 122 (32): 7855–7861. arXiv : 1808.05449. doi : 10.7566 / JPSJ.86.124401. PMID 30040415. S2CID 51687400.
12. ^ Чжао, Юэ; Хиен, Хуат Тхи Ту; Мизутани, Горо; Ратт, Харви Н.; Аморнвачирабоди, Киттима; Окадзима, Майко; Канеко, Тацуо (2017). «Оптические изображения второй гармоники агрегатов сакрановых мегамолекул». Журнал Оптического общества Америки A. 34 (2): 146–152. arXiv : 1702.07165. Bibcode : 2017JOSAA..34..146Z. doi : 10.1364 / JOSAA.34.000146. PMID 28157840. S2CID 4533122.
13. ^ Чжао, Юэ; Хиен, Хуат Тхи Ту; Мизутани, Горо; Ратт, Харви Н. (июнь 2017 г.). «Нелинейно-оптическая микроскопия второго порядка паучьего шелка». Прикладная физика Б. 123 (6): 188. arXiv : 1706.03186. Bibcode : 2017ApPhB.123..188Z. doi : 10.1007 / s00340-017-6766-z. S2CID 51684427.
14. ^Чжао, Юэ; Ли, Янжун; Hien, K. T. T.; Мизутани, Горо; Ратт, Харви Н. (2019). «Наблюдение паучьего шелка с помощью фемтосекундной импульсной лазерной микроскопии генерации второй гармоники». Серфинг. Интерфейс Анал. 51 (1): 50–56. arXiv : 1812.10390. doi : 10.1002 / sia.6545. S2CID 104921418.
15. ^Коэн, Б. Э. (2010). «Биологическая визуализация: за пределами флуоресценции». Природа. 467 (7314): 407–8. Bibcode : 2010Natur.467..407C. doi : 10.1038 / 467407a. PMID 20864989. S2CID 205058963.
16. ^Pantazis, P.; Мэлони, Дж.; Wu, D.; Фрейзер, С. (2010). «Нанозонды, генерирующие вторую гармонику (ГВГ) для визуализации in vivo». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 107 (33): 14535–14540. Bibcode : 2010PNAS..10714535P. doi : 10.1073 / pnas.1004748107. PMC 2930484. PMID 20668245.
17. ^ Граббс, Бенджамин; Эттер, Николай; Слотер, Уэсли; Питтсфорд, Александр; Смит, Коннор; Шмитт, Пол (август 2019). "Недорогой сканирующий пучок микроскоп второй гармоники с приложением для агрохимических разработок и испытаний". Аналитическая химия. 91 (18): 11723–11730. doi : 10.1021 / acs.analchem.9b02304. PMID 31424922.
18. ^ Campagnola, Paul J; Лоу, Лесли М (2003). «Визуализирующая микроскопия второй гармоники для визуализации биомолекулярных массивов в клетках, тканях и организмах». Природа Биотехнологии. 21 (11): 1356–1360. doi : 10.1038 / nbt894. ISSN 1087-0156. PMID 14595363. S2CID 18701570.
19. ^ Чен, Сийи; Надирынх Олег; Плотников, Сергей; Кампаньола, Пол Дж (2012). «Микроскопия генерации второй гармоники для количественного анализа фибриллярной структуры коллагена». Протоколы природы. 7 (4): 654–669. doi : 10.1038 / nprot.2012.009. ISSN 1754-2189. PMC 4337962. PMID 22402635.
20. ^Чикки, Риккардо; Саккони, Леонардо; Ванци, Франческо; Павоне, Франческо С. (2016). «Как построить аппарат ГВГ» в визуализации второго поколения гармоник, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
21. ^Stoller, P.; Reiser, K.; Celliers, P.; Рубенчик, А. (2002). «Генерация модулированной поляризацией второй гармоники в коллагене». Биофиз. J. 82 (6): 3330–3342. Bibcode : 2002BpJ.... 82.3330S. DOI : 10.1016 / S0006-3495 (02) 75673-7. PMC 1302120. PMID 12023255.
22. ^Дюбуассе, Жюльен; Айт-Белкасем, Дора; Рош, Мюриэль; Риньо, Эрве; Брасселе, Софи (2012). «Общая модель молекулярного ориентационного распределения, исследованная с помощью генерации второй гармоники с поляризационным разрешением» (PDF). Физический обзор A. 85 (4): 043829. Bibcode : 2012PhRvA..85d3829D. doi : 10.1103 / PhysRevA.85.043829. ISSN 1050-2947.
23. ^Теулон, Клэр; Гусаченко, Иван; Латур, Гаэль; Шанн-Кляйн, Мари-Клер (2015). «Теоретические, численные и экспериментальные исследования геометрических параметров, влияющих на измерения анизотропии в поляризационной микроскопии ГВГ» (PDF). Оптика Экспресс. 23 (7): 9313–28. Bibcode : 2015OExpr..23.9313T. doi : 10.1364 / OE.23.009313. ISSN 1094-4087. PMID 25968762.
24. ^ Гусаченко Иван; Тран, Вьетнам; Хуссен, Янник Гулам; Аллен, Жан-Марк; Шанн-Кляйн, Мари-Клер (2012). «Генерация второй гармоники с поляризационным разрешением в сухожилиях при механическом растяжении». Биофизический журнал. 102 (9): 2220–2229. Bibcode : 2012BpJ... 102.2220G. doi : 10.1016 / j.bpj.2012.03.068. ISSN 0006-3495. PMC 3341536. PMID 22824287.
25. ^Мазумдер, Нирмал; Дека, Гитанджал; Ву, Вэй-Вэнь; Гогои, Анкур; Чжо, Гуань-Ю; Као, Фу-Джен (2017). "Поляризационная микроскопия второй гармоники". Методы. 128 : 105–118. doi : 10.1016 / j.ymeth.2017.06.012. ISSN 1046-2023. PMID 28624539.
26. ^ Мари-Клэр Шанн-Кляйн (2016). «SHG-визуализация коллагена и применение для квантования фиброза» в «Визуализации второго поколения гармоник», 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
27. ^Нурия, Муцуо; Цзян, Цзян; Немет, Вооз; Eisenthal, Kenneth B.; Юсте, Рафаэль (2006). «Визуализация мембранного потенциала в дендритных шипах». PNAS. 103 (3): 786–790. Bibcode : 2006PNAS..103..786N. doi : 10.1073 / pnas.0510092103. PMC 1334676. PMID 16407122.
28. ^Гу, Бобо; Плисс, Артем; Кузьмин, Андрей Н. (2016). «Генерация второй гармоники in-situ раковой клеткой, нацеленной на нанокристаллы ZnO, чтобы произвести фотодинамическое действие в субклеточном пространстве». Биоматериалы. 104 : 78–86. doi : 10.1016 / j.biomaterials.2016.07.012. PMID 27442221.
29. ^Псилодимитракопулос, Сотирис; Амат-Ролдан, Иван; Лоза-Альварес, Пабло; Артигас, Дэвид (2010). «Оценка угла наклона спирали амилопектина в крахмале с использованием поляризационной микроскопии генерации второй гармоники». Journal of Optics. 12(8): 084007. Bibcode :2010JOpt...12h4007P. doi :10.1088/2040-8978/12/8/084007. ISSN 2040-8978.
30. ^Pavone, Francesco S.; Campagnola, P.J. (2016). Second Harmonic Generation Imaging, 2nd edition. CRC TaylorFrancis. ISBN 978-1-4398-4914-9.
31. ^Van Steenbergen, V.; Boesmans, W.; Li, Z.; de Coene, Y.; Vints, K.; Baatsen, P.; Dewachter, I.; Ameloot, M.; Clays, K.; Vanden Berghe, P. (2019). "Molecular understanding of label-free second harmonic imaging of microtubules". Nature Communications. 10(1): 3530. Bibcode :2019NatCo..10.3530V. doi :10.1038/s41467-019-11463-8. ISSN 2041-1723. PMC 6684603. PMID 31387998.
32. ^Barad, Y.; Eisenberg, H.; Horowitz, M.; Silberberg, Y. (1997). "Nonlinear scanning laser microscopy by third harmonic generation". Письма по прикладной физике. 70(8): 922–924. Bibcode :1997ApPhL..70..922B. doi :10.1063/1.118442. ISSN 0003-6951.
33. ^Olivier, N.; Luengo-Oroz, M. A.; Duloquin, L.; Faure, E.; Savy, T.; Veilleux, I.; Solinas, X.; Debarre, D.; Bourgine, P.; Santos, A.; Peyrieras, N.; Beaurepaire, E. (2010). "Cell Lineage Reconstruction of Early Zebrafish Embryos Using Label-Free Nonlinear Microscopy". Наука. 329(5994): 967–971. Bibcode :2010Sci...329..967O. doi :10.1126/science.1189428. ISSN 0036-8075. PMID 20724640. S2CID 6971291.
34. ^Аловами, Салем; Труп, Сандра; Аль-Хаддад, Сахар; Киркпатрик, Иэн; Уотсон, Питер H (2003). «Маммографическая плотность связана со стромой и экспрессией стромального протеогликана». Исследование рака груди. 5 (5): R129-35. doi : 10.1186 / bcr622. ISSN 1465-542X. PMC 314426. PMID 12927043.
35. ^Кёниг, Карстен (2018). «Многофотонная томография (МФТ)», глава 13 в многофотонной микроскопии и флюоресцентной визуализации в течение жизни - приложения в биологии и медицине. Де Грюйтер. ISBN 978-3-11-042998-5.
36. ^ Кейхосрави, Адиб; Bredfeldt, Jeremy S.; Сагар, Абдул Кадер; Элисейри, Кевин В. (2014). «Визуализация рака с генерацией второй гармоники (из« Количественной визуализации в клеточной биологии, Дженнифер С. Уотерс, Торстен Виттман »)». Методы клеточной биологии. 123 : 531–546. DOI : 10.1016 / B978-0-12-420138-5.00028-8. ISSN 0091-679X. PMID 24974046.
37. ^Провенцано, Паоло П.; Элисейри, Кевин В. Кэмпбелл, Джей М; Инман, Дэвид Р.; Белый, Джон Джи; Кили, Патрисия Дж (2006). «Реорганизация коллагена на границе опухоль-строма облегчает местную инвазию». BMC Medicine. 4 (38): 38. doi : 10.1186 / 1741-7015-4-38. PMC 1781458. ПМИД 17190588.
38. ^Надиарных, Олег; ЛаКомб, Рональд Б. Брюэр, Молли А; Кампаньола, Пол Дж (2010). «Изменения внеклеточного матрикса при раке яичников, изученные с помощью визуализирующей микроскопии второго поколения гармоник». BMC Рак. 10 (1): 94. doi : 10.1186 / 1471-2407-10-94. ISSN 1471-2407. PMC 2841668. PMID 20222963.
39. ^Линь, Сун-Ян; Джи, Шио-Хва; Куо, Чиен-Жуй; Ву, Руэй-младший; Линь, Вэй-Чоу; Чен, Джау-Шиух; Ляо, И-Хуа; Сюй, Чжи-Юнг; Цай, Цен-Фанг; Чен, Ян-Фанг; Донг, Чен-Юань (2006). «Отличие базальноклеточной карциномы от нормальной стромы дермы количественным мультифокальным изображением отона». Письма об оптике. 31 (18): 2756–8. Bibcode : 2006OptL... 31.2756L. doi : 10.1364 / OL.31.002756. ISSN 0146-9592. PMID 16936882.
40. ^Чен, Су-Ю; Чен, Ши-Уан; Ву, Хай-Инь; Ли, Вэнь-Дженг; Ляо, И-Хуа; Сунь, Чи-Куанг (2009). «Виртуальная биопсия кожи человека in vivo с использованием неинвазивной микроскопии генерации высших гармоник». IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 16 (3): 478–492. doi : 10.1109 / JSTQE.2009.2031987. S2CID >. «Характеристика ткани рака поджелудочной железы с использованием многофотонной флуоресценции при возбуждении и поляризационно-чувствительной микроскопии генерации гармоник». Границы онкологии. 9 : 272. doi : 10.3389 / fonc.2019.00272. ISSN 22 34-943X. PMC 6478795. PMID 31058080.
41. ^Кёниг, Карстен (2018). Многофотонная микроскопия и флуоресцентная визуализация в течение жизни - приложения в биологии и медицине. Де Грюйтер. ISBN 978-3-11-042998-5.
42. ^Чикки, Риккардо (2014). «Новая цифровая патология: просто скажите НЛО». Пищеварительные заболевания и науки. 59 (7): 1347–1348. DOI : 10.1007 / s10620-014-3165-8. ISSN 0163-2116. PMID 24817337.
43. ^Чикки, Риккардо; Фоглер, Надин; Капсокаливас, Димитриос; Дицек, Бенджамин; Попп, Юрген; Павоне, Франческо Саверио (2013). «От молекулярной структуры к энергетуре ткани: организация коллагена под микроскопом SHG». Журнал биофотоники. 6 (2): 129–142. doi : 10.1002 / jbio.201200092. ISSN 1864-063X. PMID 22791562.
44. ^Мэнсфилд, Джессика К.; Винлав, К. Питер; Могер, Джулиан; Матчер, Стив Дж. (2008). «Расположение коллагеновых волокон в нормальном и больном хряще изучено с помощью поляризационно-чувствительной нелинейной микроскопии». Журнал биомедицинской оптики. 13 (4): 044020. Bibcode : 2008JBO.... 13d4020M. doi : 10.1117 / 1.2950318. HDL : 10036/4485. ISSN 1083-3668. PMID 19021348.
45. ^Да, Элвин Т.; Хаммер-Уилсон, Мари Дж.; Ван Сикл, Дэвид С.; Бентон, Хилари П.; Зуми, Айкатерини; Тромберг, Брюс Дж.; Пиви, Джордж М. (2005). «Нелинейно-оптическая микроскопия суставного хряща». Остеоартроз и хрящ. 13 (4): 345–352. doi : 10.1016 / j.joca.2004.12.007. ISSN 1063-4584. PMID 15780648.
46. ^Хан, Уджин М.; Хео, Су-Джин; Дрисколл, Тристан П.; Делукка, Джон Ф.; Маклеод, Клэр М.; Смит, Лахлан Дж.; Дункан, Рэндалл Л.; Маук, Роберт Л.; Эллиотт, Дон М. (2016). «Микроструктурная неоднородность определяет микромеханику и механобиологию нативного и сконструированного волокнистого хряща». Материалы природы. 15 (4): 477–484. Bibcode : 2016NatMa..15..477H. doi : 10.1038 / nmat4520. ISSN 1476-1122. PMC 4805445. PMID 26726994.
47. ^ Chen, W.L.; Ли, Х.С. (2016). «SHG-визуализация для тканевой инженерии». Визуализация второго поколения гармоник, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
48. ^ Энейдер, А.; Бракманн, К. (2020). «Использование многофотонной микроскопии в тканевой инженерии». Визуализация в клеточной и тканевой инженерии, 1-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9780367445867.
49. ^Krachmer, J.H.; Маннис, М.Дж.; Голландия, Э.Дж. (2005). Роговица, основы, диагностика и лечение. 2-е издание. Elsevier Mosby. ISBN 0323023150.
50. ^Буэно, Хуан М.; Авила, Франсиско Дж.; Мартинес-Гарсия, М. Кармен (2019). «Количественный анализ распределения коллагена в роговице после перекрестного связывания in vivo с помощью микроскопии второй гармоники». BioMed Research International. 2019 : 3860498. doi : 10.1155 / 2019/3860498. ISSN 2314-6133. PMC 6348900. PMID 30756083.
51. ^Morishige, N.; Син-гё-учи, Р.; Адзуми, H.; Охта, Н.; Морита, Ю.; Ямада, Н.; Кимура, К.; Такахара, А.; Сонода, К.-Х. (2014). «Количественный анализ коллагеновых пластинок в нормальной и кератоконической роговице человека с помощью визуализирующей микроскопии второго поколения гармоник». Исследовательская офтальмология и визуализация. 55 (12): 8377–8385. doi : 10.1167 / iovs.14-15348. ISSN 0146-0404. PMID 25425311.
52. ^Olivier, N.; Дебарре, Д.; Борепэр, Э. (2016). «Микроскопия клеток и тканей THG: механизмы контраста и применения». Визуализация второго поколения гармоник, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.