Микроскопия изображений второй гармоники

Микроскопия изображений второй гармоники ( SHIM ) основана на нелинейном оптическом эффекте, известном как генерация второй гармоники (SHG). SHIM была создана как жизнеспособный механизм контрастной визуализации микроскопа для визуализации структуры и функции клеток и тканей . ^[1] Микроскоп второй гармоники получает контрасты от изменений в 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 показателе преломления образца. SHG требует интенсивного лазерного света, проходящего через материал с нецентросимметричной молекулярной структурой, либо присущей ему, либо вызванной извне, например, электрическим полем. ^[2]

Свет второй гармоники, выходящий из материала SHG, составляет ровно половину длины волны (удвоенная частота) света, входящего в материал. В то время как двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция (TPEF) также является двухфотонным процессом, TPEF теряет часть энергии во время релаксации возбужденного состояния, в то время как SHG является энергосберегающим. Обычно для получения света SHG используется неорганический кристалл, такой как ниобат лития (LiNbO ₃ ), фосфат титанила калия (KTP = KTiOPO ₄ ) и триборат лития (LBO = LiB ₃ O ₅ ). Хотя SHG требует, чтобы материал имел определенную молекулярную ориентацию для того, чтобы падающий свет был удвоен по частоте, некоторые биологические материалы могут быть высокополяризуемыми и собираться в довольно упорядоченные, большие нецентросимметричные структуры. В то время как некоторые биологические материалы, такие как коллаген, микротрубочки и мышечный миозин ^[3], могут производить сигналы SHG, даже вода может стать упорядоченной и производить сигнал второй гармоники при определенных условиях, что позволяет микроскопии SHG отображать поверхностные потенциалы без каких-либо маркирующих молекул. ^[2] Картина SHG в основном определяется условием фазового согласования. Обычная установка для системы визуализации SHG будет иметь лазерный сканирующий микроскоп с титан-сапфировым лазером с синхронизированными модами в качестве источника возбуждения. Сигнал SHG распространяется в прямом направлении. Однако некоторые эксперименты показали, что объекты порядка примерно одной десятой длины волны сигнала SHG будут производить почти одинаковые прямые и обратные сигналы.

Изображение коллагена (показано белым) в печени во второй гармонике

Преимущества

SHIM предлагает несколько преимуществ для визуализации живых клеток и тканей. SHG не предполагает возбуждения молекул, как другие методы, такие как флуоресцентная микроскопия , поэтому молекулы не должны страдать от эффектов фототоксичности или фотообесцвечивания . Кроме того, поскольку многие биологические структуры производят сильные сигналы SHG, маркировка молекул экзогенными зондами не требуется, что также может изменить способ функционирования биологической системы. Используя длины волн ближнего инфракрасного диапазона для падающего света, SHIM имеет возможность строить трехмерные изображения образцов, визуализируя более глубокие слои толстых тканей.

Различие и комплементарность при двухфотонной флуоресценции (2PEF)

Двухфотонная флуоресценция ( 2PEF ) — это совершенно другой процесс, нежели SHG : она включает возбуждение электронов до более высоких энергетических уровней и последующее девозбуждение испусканием фотонов (в отличие от SHG, хотя это также двухфотонный процесс). Таким образом, 2PEF — это некогерентный процесс , пространственно (испускаемый изотропно) и временно (широкий, зависящий от образца спектр). Он также не специфичен для определенной структуры, в отличие от SHG. ^[4]

Поэтому его можно сочетать с SHG в многофотонной визуализации, чтобы выявить некоторые молекулы, которые действительно производят автофлуоресценцию , например, эластин в тканях (тогда как SHG выявляет , например, коллаген или миозин ). ^[4]

История

До того, как SHG стали использовать для визуализации, первая демонстрация SHG была выполнена в 1961 году PA Franken, G. Weinreich, CW Peters и AE Hill в Мичиганском университете в Энн-Арборе с использованием кварцевого образца. ^[5] В 1968 году SHG от интерфейсов была открыта Bloembergen ^[6] и с тех пор используется в качестве инструмента для характеристики поверхностей и исследования динамики интерфейсов. В 1971 году Fine и Hansen сообщили о первом наблюдении SHG от образцов биологических тканей. ^[7] В 1974 году Hellwarth и Christensen впервые сообщили об интеграции SHG и микроскопии путем визуализации сигналов SHG от поликристаллического ZnSe . ^[8] В 1977 году Colin Sheppard получил изображения различных кристаллов SHG с помощью сканирующего оптического микроскопа. Первые эксперименты по биологической визуализации были проведены Freund и Deutsch в 1986 году для изучения ориентации коллагеновых волокон в сухожилии хвоста крысы . ^[9] В 1993 году Льюис исследовал реакцию второй гармоники стириловых красителей в электрических полях . Он также продемонстрировал работу по визуализации живых клеток. В 2006 году группа Горо Мизутани разработала несканирующий SHG-микроскоп, который значительно сокращает время, необходимое для наблюдения за большими образцами, даже если двухфотонный широкопольный микроскоп был опубликован в 1996 году ^[10] и мог бы использоваться для обнаружения SHG. Несканирующий SHG-микроскоп использовался для наблюдения за растительным крахмалом , ^{[11] [12]} мегамолекулой, ^[13] паучьим шелком ^{[14] [15]} и т. д. В 2010 году SHG была распространена на визуализацию целых животных in vivo . ^{[16] [17]} В 2019 году применение SHG расширилось, когда его применили к использованию выборочной визуализации агрохимикатов непосредственно на поверхности листьев, чтобы обеспечить способ оценки эффективности пестицидов. ^[18]

Количественные измерения

Ориентационная анизотропия

Анизотропия поляризации SHG может быть использована для определения ориентации и степени организации белков в тканях, поскольку сигналы SHG имеют четко определенную поляризацию. Используя уравнение анизотропии: ^[19]

${\displaystyle {\frac {I_{par}-I_{perp}}{I_{par}+2I_{perp}}}=r}$

и получение интенсивности поляризаций в параллельном и перпендикулярном направлениях. Высокое значение указывает на анизотропную ориентацию, тогда как низкое значение указывает на изотропную структуру. В работе, проделанной Кампаньолой и Лёвом ^[19], было обнаружено, что коллагеновые волокна образуют хорошо выровненные структуры со значением. ${\displaystyle r}$ ${\displaystyle r}$ ${\displaystyle r=0.7}$

Вперед через обратную SHG

SHG, будучи когерентным процессом ( пространственно и во времени ), сохраняет информацию о направлении возбуждения и не испускается изотропно. В основном он испускается в прямом направлении (так же, как и возбуждение), но может также испускаться в обратном направлении в зависимости от условия фазового согласования . Действительно, длина когерентности, за пределами которой преобразование сигнала уменьшается, равна:

${\displaystyle l_{c}=2/\Delta k}$

с для прямого, но для обратного таким образом, что >> . Следовательно, более толстые структуры будут появляться преимущественно в прямом направлении, а более тонкие — в обратном: поскольку преобразование SHG зависит в первом приближении от квадрата числа нелинейных преобразователей, сигнал будет выше, если испускается толстыми структурами, таким образом, сигнал в прямом направлении будет выше, чем в обратном. Однако ткань может рассеивать генерируемый свет, и часть SHG в прямом направлении может быть отражена ретро-отражением в обратном направлении. ^[20] Затем можно рассчитать отношение вперед-назад F/B, ^[20] и оно является метрикой глобального размера и расположения преобразователей SHG (обычно коллагеновых фибрилл). Можно также показать, что чем больше угол выхода рассеивателя из плоскости, тем выше его отношение F/B (см. рис. 2.14 в ^[21] ). ${\displaystyle \Delta k\propto 1/(n_{2\omega }-n_{\omega })}$ ${\displaystyle \Delta k_{bwd}\propto 1/(n_{2\omega }+n_{\omega })}$ ${\displaystyle l_{c}}$ ${\displaystyle l_{c,bwd}}$

SHG с поляризационным разрешением

Преимущества поляриметрии были объединены с SHG в 2002 году Столлером и др. ^[22] Поляриметрия может измерять ориентацию и порядок на молекулярном уровне, а в сочетании с SHG она может делать это со специфичностью к определенным структурам, таким как коллаген: таким образом, поляризационно-разрешенная SHG-микроскопия (p-SHG) является расширением SHG-микроскопии. ^[23] p-SHG определяет другой параметр анизотропии, как: ^[24]

${\displaystyle \rho ={\sqrt {\frac {I_{par}}{I_{perp}}}}}$

что, как и r , является мерой основной ориентации и беспорядка структуры, которая отображается. Поскольку это часто выполняется в длинных цилиндрических нитях (например, коллагене), эта анизотропия часто равна , ^[25] где - тензор нелинейной восприимчивости , а X - направление нити (или основное направление структуры), Y - ортогональна X, а Z - распространение возбуждающего света. Ориентация ϕ нитей в плоскости XY изображения также может быть извлечена из p-SHG с помощью анализа FFT и помещена на карту. ^{[25] [26]} ${\displaystyle \rho ={\frac {\chi _{XXX}^{(2)}}{\chi _{XYY}^{(2)}}}}$ ${\displaystyle \chi ^{(2)}}$

Квантование фиброза

Коллаген (частный случай, но широко изученный в SHG микроскопии) может существовать в различных формах: 28 различных типов, из которых 5 являются фибриллярными. Одной из задач является определение и количественная оценка количества фибриллярного коллагена в ткани, чтобы иметь возможность увидеть его эволюцию и связь с другими неколлагеновыми материалами. ^[27]

Для этого необходимо скорректировать изображение микроскопии SHG, чтобы удалить небольшое количество остаточной флуоресценции или шума, которые существуют на длине волны SHG. После этого можно применить маску для количественной оценки коллагена внутри изображения. ^[27] Среди других методов квантования, это, вероятно, метод с самой высокой специфичностью, воспроизводимостью и применимостью, несмотря на свою сложность. ^[27]

Другие

Он также использовался для доказательства того, что обратно распространяющиеся потенциалы действия проникают в дендритные шипики без ослабления напряжения, создавая надежную основу для будущей работы по долгосрочному потенцированию . Его использование здесь заключалось в том, что он предоставил способ точного измерения напряжения в крошечных дендритных шипиках с точностью, недостижимой с помощью стандартной двухфотонной микроскопии. ^[28] Между тем, SHG может эффективно преобразовывать ближний инфракрасный свет в видимый свет, чтобы обеспечить возможность проведения фотодинамической терапии под контролем визуализации, преодолевая ограничения глубины проникновения. ^[29]

Материалы, которые можно визуализировать

Биологические ткани, полученные с помощью микроскопии генерации второй гармоники (SHG). (a) Поперечный срез роговицы человека. (b) Скелетная мышца данио-рерио (миозин). (c) Сухожилие хвоста взрослой мыши. (d) Поверхностный хрящ колена взрослой лошади.

Микроскопия SHG и ее расширения могут использоваться для изучения различных тканей: некоторые примеры изображений приведены на рисунке ниже: коллаген внутри внеклеточного матрикса остается основным применением. Его можно найти в сухожилиях, коже, костях, роговице, аорте, фасциях, хрящах, менисках, межпозвоночных дисках...

Миозин также можно визуализировать в скелетных мышцах или сердечной мышце.

Сочетание с THG-микроскопией

Микроскопия генерации третьей гармоники (THG) может быть дополнением к SHG-микроскопии, поскольку она чувствительна к поперечным интерфейсам и к нелинейной восприимчивости 3-го порядка ^{[35] [36]} ${\displaystyle \chi ^{(3)}}$

Приложения

Прогрессирование рака, характеристика опухоли

Плотность маммографии коррелирует с плотностью коллагена , поэтому SHG можно использовать для выявления рака молочной железы . ^[37] SHG обычно сочетается с другими нелинейными методами, такими как когерентное антистоксово рассеяние Рамана или микроскопия с двухфотонным возбуждением , как часть процедуры, называемой многофотонной микроскопией (или томографией), которая обеспечивает неинвазивную и быструю гистологию in vivo биопсий , которые могут быть раковыми. ^[38]

Рак молочной железы

Сравнение прямых и обратных изображений SHG дает представление о микроструктуре коллагена, которая сама по себе связана со степенью и стадией опухоли , а также ее прогрессированием в молочной железе . ^[39] Сравнение SHG и 2PEF также может показать изменение ориентации коллагена в опухолях . ^[40] Даже если микроскопия SHG внесла большой вклад в исследования рака молочной железы, она еще не зарекомендовала себя как надежный метод в больницах или для диагностики этой патологии в целом. ^[39]

Рак яичников

Здоровые яичники при ГВГ имеют равномерный эпителиальный слой и хорошо организованный коллаген в строме , тогда как аномальные демонстрируют эпителий с крупными клетками и измененной структурой коллагена. ^[39] Коэффициент r (см. #Ориентационная анизотропия) также используется ^[41] , чтобы показать, что выравнивание фибрилл немного выше для раковых тканей, чем для нормальных.

Рак кожи

SHG, опять же, объединяется с 2PEF и используется для расчета соотношения:

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

где shg (соотв. tpef) — это количество пороговых пикселей в изображении SHG (соотв. 2PEF), ^[42] высокий MFSI означает чистое изображение SHG (без флуоресценции). Самый высокий MFSI обнаруживается в раковых тканях, ^[39] что обеспечивает контрастный режим для дифференциации от нормальных тканей.

SHG также была объединена с генерацией третьей гармоники (THG), чтобы показать, что обратная (см. #Прямая поверх обратной SHG) THG выше в опухолях. ^[43]

Рак поджелудочной железы

Изменения в ультраструктуре коллагена при раке поджелудочной железы можно исследовать с помощью многофотонной флуоресценции и поляризационно-разрешенной SHIM. ^[44]

Другие виды рака

Микроскопия SHG была использована для изучения рака легких , толстой кишки , стромы пищевода и шейки матки . ^[39]

Выявление патологий

Изменения в организации или полярности коллагеновых фибрилл могут быть признаками патологии. ^{[45] [46]}

В частности, анизотропное расположение коллагеновых волокон позволило отличить здоровую дерму от патологических рубцов на коже . ^[47] Кроме того, патологии хряща , такие как остеоартрит, можно исследовать с помощью поляризационно-разрешенной SHG-микроскопии. ^{[48] [49]} Позднее SHIM была распространена на фиброзный хрящ ( мениск ). ^[50]

Тканевая инженерия

Способность SHG визуализировать определенные молекулы может раскрыть структуру определенной ткани по одному материалу за раз и в различных масштабах (от макро до микро) с помощью микроскопии. Например, коллаген ( тип I) специально визуализируется из внеклеточного матрикса (ECM) клеток или когда он служит в качестве каркаса или соединительного материала в тканях. ^[51] SHG также выявляет фиброин в шелке , миозин в мышцах и биосинтезированную целлюлозу . Все эти возможности визуализации могут быть использованы для проектирования искусственных тканей, путем нацеливания на определенные точки ткани: SHG действительно может количественно измерять некоторые ориентации, а также количество и расположение материала. ^[51] Кроме того, SHG в сочетании с другими многофотонными методами может служить для мониторинга развития сконструированных тканей, когда образец относительно тонкий. ^[52] Конечно, в конечном итоге их можно использовать для контроля качества изготовленных тканей. ^[52]

Строение глаза

Роговица на поверхности глаза считается сделанной из похожей на фанеру структуры коллагена из-за свойств самоорганизации достаточно плотного коллагена . ^[53] Тем не менее, ориентация коллагена в ламеллах в этой ткани все еще является предметом споров . ^{[54] Роговица} при кератоконусе также может быть визуализирована с помощью SHG для выявления морфологических изменений коллагена . [ ^{55] Кроме того, для визуализации} роговицы используется микроскопия генерации третьей гармоники (THG) , которая является дополнительной к сигналу SHG, поскольку максимумы THG и SHG в этой ткани часто находятся в разных местах. ^[56]

Смотрите также

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

Источники

• Шмитт, Майкл; Майерхёфер, Томас; Попп, Юрген; Клеппе, Инго; Вайсшартанне, Клаус (2013). Справочник по биофотонике, глава 3. Взаимодействие света и вещества. Уайли. дои : 10.1002/9783527643981.bphoto003. ISBN 9783527643981. S2CID  93908151.
• Павоне, Франческо С.; Кампаньола, Пол Дж. (2016). Визуализация поколения второй гармоники, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
• Campagnola, Paul J.; Clark, Heather A.; Mohler, William A.; Lewis, Aaron; Loew, Leslie M. (2001). "Микроскопия изображений второй гармоники живых клеток" (PDF) . Journal of Biomedical Optics . 6 (3): 277–286. Bibcode :2001JBO.....6..277C. doi :10.1117/1.1383294. hdl : 2047/d20000323 . PMID  11516317. S2CID  2376695.
• Campagnola, Paul J.; Loew, Leslie M (2003). "Микроскопия изображений второй гармоники для визуализации биомолекулярных массивов в клетках, тканях и организмах" (PDF) . Nature Biotechnology . 21 (11): 1356–1360. doi :10.1038/nbt894. PMID  14595363. S2CID  18701570. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-04.
• Stoller, P.; Reiser, KM; Celliers, PM; Rubenchik, AM (2002). «Генерация второй гармоники с поляризационной модуляцией в коллагене». Biophys. 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.; Bille, JF (2005). «Визуализация коллагеновых фибрилл роговицы и склеры с помощью второй гармоники». Opt. Express . 13 (15): 5791–5797. Bibcode : 2005OExpr..13.5791H. doi : 10.1364/opex.13.005791 . PMID  19498583.
• Кёниг, Карстен (2018). Многофотонная микроскопия и флуоресцентная визуализация времени жизни — применение в биологии и медицине. Де Грюйтер. ISBN 978-3-11-042998-5.
• Кейхосрави, Адиб; Бредфельдт, Джереми С.; Сагар, Абдул Кадер; Элисейри, Кевин В. (2014). «Визуализация рака во второй гармонике». Количественная визуализация в клеточной биологии . Методы клеточной биологии. Том. 123. стр. 531–546. дои : 10.1016/B978-0-12-420138-5.00028-8. ISBN 978-0-12-420138-5. ISSN  0091-679X. PMID  24974046.
• Hanry Yu; Nur Aida Abdul Rahim (2013). Визуализация в клеточной и тканевой инженерии, 1-е издание. CRC Taylor&Francis. ISBN 9780367445867.
• Cicchi, Riccardo; Vogler, Nadine; Kapsokalyvas, Dimitrios; Dietzek, Benjamin; Popp, Jürgen; Pavone, Francesco Saverio (2013). «От молекулярной структуры к архитектуре тканей: организация коллагена, исследованная с помощью SHG-микроскопии». Journal of Biophotonics . 6 (2): 129–142. doi : 10.1002/jbio.201200092 . PMID  22791562.
• Розель, Д.; Еремчев, М.; Шёнфельдова, Т.; Ли, С.; Роке, С. (18.04.2022). «Вода как контрастный агент для количественной оценки химии и физики поверхности с использованием рассеяния и визуализации второй гармоники: перспектива». Applied Physics Letters . 120 (16). AIP Publishing: 160501. Bibcode : 2022ApPhL.120p0501R. doi : 10.1063/5.0085807 . ISSN  0003-6951. S2CID  248252664.

Ссылки

1. Хуан Карлос Стокерт, Альфонсо Бласкес-Кастро (2017). «Глава 19 Нелинейная оптика». Флуоресцентная микроскопия в науках о жизни . Bentham Science Publishers. стр. 642–686. ISBN 978-1-68108-519-7. Получено 24 декабря 2017 г. .
2. Roesel, D.; Eremchev, M.; Schönfeldová, T.; Lee, S.; Roke, S. (2022-04-18). «Вода как контрастный агент для количественной оценки химии и физики поверхности с использованием рассеяния и визуализации второй гармоники: перспектива». Applied Physics Letters . 120 (16). AIP Publishing: 160501. Bibcode : 2022ApPhL.120p0501R. doi : 10.1063/5.0085807 . ISSN  0003-6951. S2CID  248252664.
3. Nucciotti, V.; Stringari, C.; Sacconi, L.; Vanzi, F.; Fusi, L.; Linari, M.; Piazzesi, G.; Lombardi, V.; Pavone, FS (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  . 
4. Chen, Xiyi; Campagnola, PJ (2016). "SHG-микроскопия и ее сравнение с THG, CARS и многофотонно-возбуждаемой флуоресцентной визуализацией". Визуализация второй гармоники, 2-е издание. CRC Taylor&Francis. ISBN 978-1-4398-4914-9.
5. Франкен, Питер; Вайнрайх, Г; Петерс, К.У.; Хилл, А.Е. (1961). «Генерация оптических гармоник». Physical Review Letters . 7 (4): 118–119. Bibcode : 1961PhRvL...7..118F. doi : 10.1103/PhysRevLett.7.118 .
6. Бломберген, Н.; Чанг, РК; Джа, СС; Ли, Ч. Х. (1968). «Генерация второй оптической гармоники при отражении от сред с инверсионной симметрией». Physical Review . 174 (813): 813–822. Bibcode :1968PhRv..174..813B. doi :10.1103/PhysRev.174.813.
7. Fine, S.; Hansen, WP (1971). «Генерация второй оптической гармоники в биологических системах». Applied Optics . 10 (10): 2350–2353. Bibcode : 1971ApOpt..10.2350F. doi : 10.1364/AO.10.002350. PMID  20111328.
8. Хеллварт, Роберт; Кристенсен, Пол (1974). «Нелинейное оптическое микроскопическое исследование структуры поликристаллического ZnSe». Optics Communications . 12 (3): 318–322. Bibcode : 1974OptCo..12..318H. doi : 10.1016/0030-4018(74)90024-8.
9. Freund, I.; Deutsch, M. (1986). «Второгармоническая микроскопия биологической ткани». Optics Letters . 11 (2): 94–96. Bibcode : 1986OptL...11...94F. doi : 10.1364/OL.11.000094. PMID  19730544.
10. Brakenhoff, GJ; Sonoda, Y.; Squier, J.; Norris, T.; Bliton, AC; Wade, MH; Athey, B. (1996). «Двухфотонная конфокальная микроскопия в реальном времени с использованием фемтосекундной усиленной системы Tisapphire». Журнал микроскопии . 181 (3): 253–259. doi :10.1046/j.1365-2818.1996.97379.x. hdl : 2027.42/71623 . PMID  8642584. S2CID  12174100.
11. Mizutani, G.; Sonoda, Y.; Sano, H.; Sakamoto, M.; Takahashi, T.; Ushioda, S. (2000). «Обнаружение гранул крахмала в живом растении с помощью оптической микроскопии второй гармоники». Journal of Luminescence . 87 : 824–826. Bibcode : 2000JLum...87..824M. doi : 10.1016/S0022-2313(99)00428-7.
12. Чжао, Юэ; Такахаши, Сёго; Ли, Яньронг; Хиен, КТТ; Мацубара, Акира; Мизутани, Горо; Накамура, Ясунори (2018). «Непророщенные зерна риса, наблюдаемые с помощью микроскопии генерации второй гармоники фемтосекундного импульсного лазера». J. Phys. Chem. B. 122 ( 32): 7855–7861. arXiv : 1808.05449 . doi : 10.7566/JPSJ.86.124401. PMID  30040415. S2CID  51687400.
13. Чжао, Юэ; Хиен, Хуат Тхи Тху; Мизутани, Горо; Ратт, Харви Н.; Аморнвачирабоди, Киттима; Окадзима, Майко; Канеко, Тацуо (2017). «Оптические изображения сакранных мегамолекул во второй гармонике». Журнал Оптического общества Америки А. 34 (2): 146–152. arXiv : 1702.07165 . Бибкод : 2017JOSAA..34..146Z. дои : 10.1364/JOSAA.34.000146. PMID  28157840. S2CID  4533122.
14. Чжао, Юэ; Хиен, Хуат Тхи Тху; Мизутани, Горо; Ратт, Харви Н. (июнь 2017 г.). «Нелинейная оптическая микроскопия второго порядка паучьего шелка». Прикладная физика Б. 123 (6): 188. arXiv : 1706.03186 . Бибкод : 2017ApPhB.123..188Z. doi : 10.1007/s00340-017-6766-z. S2CID  51684427.
15. Чжао, Юэ; Ли, Яньронг; Хиен, КТТ; Мизутани, Горо; Ратт, Харви Н. (2019). «Наблюдение за паучьим шелком с помощью микроскопии генерации второй гармоники фемтосекундного импульсного лазера». Surf. Interface Anal . 51 (1): 50–56. arXiv : 1812.10390 . doi :10.1002/sia.6545. S2CID  104921418.
16. Коэн, BE (2010). «Биологическая визуализация: за пределами флуоресценции». Nature . 467 (7314): 407–8. Bibcode :2010Natur.467..407C. doi : 10.1038/467407a . PMID  20864989. S2CID  205058963.
17. Пантазис, П.; Малони, Дж.; Ву, Д.; Фрейзер, С. (2010). «Нанозонды, генерирующие вторую гармонику (SHG) 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 . 
18. Граббс, Бенджамин; Эттер, Николас; Слотер, Уэсли; Питтсфорд, Александр; Смит, Коннор; Шмитт, Пол (август 2019 г.). «Недорогой сканирующий луч микроскоп с генерацией второй гармоники для разработки и тестирования агрохимикатов». Аналитическая химия . 91 (18): 11723–11730. doi :10.1021/acs.analchem.9b02304. PMID  31424922. S2CID  201099822.
19. Campagnola, Paul J; Loew, Leslie M (2003). «Микроскопия изображений второй гармоники для визуализации биомолекулярных массивов в клетках, тканях и организмах». Nature Biotechnology . 21 (11): 1356–1360. doi :10.1038/nbt894. ISSN  1087-0156. PMID  14595363. S2CID  18701570.
20. Chen, Xiyi; Nadiarynkh, Олег; Plotnikov, Сергей; Campagnola, Пол Дж. (2012). «Микроскопия второй гармоники для количественного анализа структуры коллагеновых фибриллярных структур». Nature Protocols . 7 (4): 654–669. doi :10.1038/nprot.2012.009. ISSN  1754-2189. PMC 4337962 . PMID  22402635. 
21. Чикки, Риккардо; Саккони, Леонардо; Ванци, Франческо; Павоне, Франческо С. (2016). «Как построить аппарат ГВГ» в журнале «Визуализация поколения второй гармоники», 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
22. Stoller, P.; Reiser, K.; Celliers, P.; Rubenchik, A. (2002). «Генерация второй гармоники с поляризационной модуляцией в коллагене». Biophys. J . 82 (6): 3330–3342. Bibcode :2002BpJ....82.3330S. doi :10.1016/S0006-3495(02)75673-7. PMC 1302120 . PMID  12023255. 
23. Дюбуассе, Жюльен; Аит-Белкасем, Дора; Рош, Мюриэль; Риньо, Эрве; Брасселе, Софи (2012). "Общая модель молекулярного ориентационного распределения, исследованная с помощью поляризационно-разрешенной генерации второй гармоники" (PDF) . Physical Review A . 85 (4): 043829. Bibcode :2012PhRvA..85d3829D. doi :10.1103/PhysRevA.85.043829. ISSN  1050-2947. S2CID  85559569.
24. Teulon, Claire; Gusachenko, Ivan; Latour, Gaël; Schanne-Klein, Marie-Claire (2015). «Теоретическое, численное и экспериментальное исследование геометрических параметров, влияющих на измерения анизотропии в поляризационно-разрешенной SHG-микроскопии» (PDF) . Optics Express . 23 (7): 9313–28. Bibcode :2015OExpr..23.9313T. doi : 10.1364/OE.23.009313 . ISSN  1094-4087. PMID  25968762.
25. Гусаченко, Иван; Тран, Виет; Хауссен, Янник Гулам; Аллен, Жан-Марк; Шанне-Кляйн, Мари-Клер (2012). «Генерация второй гармоники с поляризационным разрешением в сухожилиях при механическом растяжении». Biophysical Journal . 102 (9): 2220–2229. Bibcode :2012BpJ...102.2220G. doi :10.1016/j.bpj.2012.03.068. ISSN  0006-3495. PMC 3341536 . PMID  22824287. 
26. Мазумдер, Нирмал; Дека, Гитанджал; У, Вэй-Вэнь; Гогой, Анкур; Чжо, Гуань-Юй; Као, Фу-Джен (2017). «Микроскопия второй гармоники с поляризационным разрешением». Методы . 128 : 105–118. дои : 10.1016/j.ymeth.2017.06.012. ISSN  1046-2023. ПМИД  28624539.
27. Marie-Claire Schanne-Klein (2016). "SHG-визуализация коллагена и ее применение для квантования фиброза" в книге Second Harmonic Generation Imaging, 2-е издание. CRC Taylor&Francis. ISBN 978-1-4398-4914-9.
28. Нурия, Муцуо; Цзян, Цзян; Немет, Боаз; Эйзенталь, Кеннет Б.; Юсте, Рафаэль (2006). «Визуализация мембранного потенциала в дендритных шипиках». PNAS . 103 (3): 786–790. Bibcode :2006PNAS..103..786N. doi : 10.1073/pnas.0510092103 . PMC 1334676 . PMID  16407122. 
29. Гу, Бобо; Плисс, Артем; Кузьмин, Андрей Н. (2016). «Генерация второй гармоники in-situ раковыми клетками, нацеленными на нанокристаллы ZnO, для осуществления фотодинамического действия в субклеточном пространстве». Биоматериалы . 104 : 78–86. doi : 10.1016/j.biomaterials.2016.07.012 . PMID  27442221.
30. Псилодимитракопулос, Сотирис; Амат-Ролдан, Иван; Лоза-Альварес, Пабло; Артигас, Дэвид (2010). «Оценка угла закручивания спирали амилопектина в крахмале с использованием поляризационной микроскопии второй гармоники». Журнал оптики . 12 (8): 084007. Bibcode : 2010JOpt...12h4007P. doi : 10.1088/2040-8978/12/8/084007. hdl : 2117/10342 . ISSN  2040-8978. S2CID  120603827.
31. Павоне, Франческо С.; Кампаньола, ПиДжей (2016). Визуализация поколения второй гармоники, 2-е издание. CRC Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-4914-9.
32. Ван Стинберген, В.; Боесманс, В.; Ли, З.; де Коэн, Ю.; Винтс, К.; Баатсен, П.; Девахтер, И.; Амелот, М.; Клейс, К.; Ванден Берге, П. (2019). «Молекулярное понимание визуализации второй гармоники микротрубочек без меток». Природные коммуникации . 10 (1): 3530. Бибкод : 2019NatCo..10.3530V. дои : 10.1038/s41467-019-11463-8. ISSN  2041-1723. ПМК 6684603 . ПМИД  31387998. 
33. Roesel, D.; Eremchev, M.; Schönfeldová, T.; Lee, S.; Roke, S. (18 апреля 2022 г.). «Вода как контрастный агент для количественной оценки химии и физики поверхности с использованием рассеяния и визуализации второй гармоники: перспектива». Applied Physics Letters . 120 (16): 160501. Bibcode : 2022ApPhL.120p0501R. doi : 10.1063/5.0085807 . eISSN  1077-3118. ISSN  0003-6951. S2CID  248252664.
34. Roesel, David; Eremchev, Maksim; Poojari, Chetan S.; Hub, Jochen S.; Roke, Sylvie (15 декабря 2022 г.). «Ионно-индуцированные переходные флуктуации потенциала способствуют формированию пор и транспорту катионов через липидные мембраны». Журнал Американского химического общества . 144 (51): 23352–23357. doi :10.1021/jacs.2c08543. eISSN  1520-5126. ISSN  0002-7863. PMC 9801421. PMID  36521841 . 
35. Барад, Y.; Айзенберг, H.; Хоровиц, M.; Зильберберг, Y. (1997). «Нелинейная сканирующая лазерная микроскопия с генерацией третьей гармоники». Applied Physics Letters . 70 (8): 922–924. Bibcode : 1997ApPhL..70..922B. doi : 10.1063/1.118442. ISSN  0003-6951.
36. Оливье, Н.; Луенго-Ороз, МА; Дюлоквин, Л.; Фор, Э.; Сави, Т.; Вейльё, И.; Солинас, Х.; Дебарр, Д.; Буржин, П.; Сантос, А.; Пейриерас, Н.; Борепер, Э. (2010). «Реконструкция клеточной линии ранних эмбрионов данио-рерио с использованием нелинейной микроскопии без меток» (PDF) . Наука . 329 (5994): 967–971. Bibcode :2010Sci...329..967O. doi :10.1126/science.1189428. ISSN  0036-8075. PMID  20724640. S2CID  6971291.
37. Alowami, Salem; Troup, Sandra; Al-Haddad, Sahar; Kirkpatrick, Iain; Watson, Peter H (2003). «Маммографическая плотность связана со стромой и экспрессией стромальных протеогликанов». Breast Cancer Research . 5 (5): R129-35. doi : 10.1186/bcr622 . ISSN  1465-542X. PMC 314426. PMID  12927043 . 
38. Кёниг, Карстен (2018). «Многофотонная томография (MPT)» Глава 13 в Многофотонная микроскопия и флуоресцентная визуализация времени жизни — применение в биологии и медицине. Де Грюйтер. ISBN 978-3-11-042998-5.
39. Кейхосрави, Адиб; Бредфельдт, Джереми С.; Сагар, Абдул Кадер; Элисейри, Кевин В. (2014). «Визуализация рака во второй гармонике». Количественная визуализация в клеточной биологии . Методы клеточной биологии. Том. 123. стр. 531–546. дои : 10.1016/B978-0-12-420138-5.00028-8. ISBN 978-0-12-420138-5. ISSN  0091-679X. PMID  24974046.
40. Provenzano, Paolo P; Eliceiri, Kevin W; Campbell, Jay M; Inman, David R; White, John G; Keely, Patricia J (2006). «Реорганизация коллагена на границе опухоль-стром облегчает локальную инвазию». BMC Medicine . 4 (38): 38. doi : 10.1186/1741-7015-4-38 . PMC 1781458 . PMID  17190588. 
41. Надярных, Олег; ЛаКомб, Рональд Б.; Брюэр, Молли А.; Кампаньола, Пол Дж. (2010). «Изменения внеклеточного матрикса при раке яичников, изученные с помощью микроскопии визуализации с генерацией второй гармоники». BMC Cancer . 10 (1): 94. doi : 10.1186/1471-2407-10-94 . ISSN  1471-2407. PMC 2841668. PMID 20222963  . 
42. Lin, Sung-Jan; Jee, Shiou-Hwa; Kuo, Chien-Jui; Wu, Ruei-Jr; Lin, Wei-Chou; Chen, Jau-Shiuh; Liao, Yi-Hua; Hsu, Chih-Jung; Tsai, Tsen-Fang; Chen, Yang-Fang; Dong, Chen-Yuan (2006). «Отличие базальноклеточной карциномы от нормальной дермальной стромы с помощью количественной многофотонной визуализации». Optics Letters . 31 (18): 2756–8. Bibcode : 2006OptL...31.2756L. doi : 10.1364/OL.31.002756. ISSN  0146-9592. PMID  16936882.
43. Чэнь, Сзу-Ю; Чэнь, Ши-Юань; У, Хай-Инь; Ли, Вэнь-Джен; Ляо, И-Хуа; Сан, Чи-Куан (2009). «Виртуальная биопсия кожи человека in vivo с использованием неинвазивной микроскопии генерации высших гармоник» (PDF) . IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics . 16 (3): 478–492. doi :10.1109/JSTQE.2009.2031987. S2CID  21644641.
44. Токарц, Даниэль; Сисек, Ричард; Джозеф, Ариана; Голараи, Ахмад; Мирсанайе, Камдин; Круглов, Сергей; Аса, Сильвия Л.; Уилсон, Брайан К.; Барзда, Виргиниюс (2019). «Характеристика ткани рака поджелудочной железы с использованием флуоресценции с многофотонным возбуждением и микроскопии генерации гармоник с чувствительностью к поляризации». Frontiers in Oncology . 9 : 272. doi : 10.3389 /fonc.2019.00272 . ISSN  2234-943X. PMC 6478795. PMID  31058080. 
45. Кёниг, Карстен (2018). Многофотонная микроскопия и флуоресцентная визуализация времени жизни — применение в биологии и медицине. Де Грюйтер. ISBN 978-3-11-042998-5.
46. Cicchi, Riccardo (2014). «Новая цифровая патология: просто скажите NLO». Пищеварительные заболевания и науки . 59 (7): 1347–1348. doi : 10.1007/s10620-014-3165-8 . ISSN  0163-2116. PMID  24817337.
47. Cicchi, Riccardo; Vogler, Nadine; Kapsokalyvas, Dimitrios; Dietzek, Benjamin; Popp, Jürgen; Pavone, Francesco Saverio (2013). «От молекулярной структуры к архитектуре тканей: организация коллагена, исследованная с помощью SHG-микроскопии». Journal of Biophotonics . 6 (2): 129–142. doi : 10.1002/jbio.201200092 . ISSN  1864-063X. PMID  22791562.
48. Mansfield, Jessica C.; Winlove, C. Peter; Moger, Julian; Matcher, Steve J. (2008). «Расположение коллагеновых волокон в нормальном и больном хряще, изученное с помощью чувствительной к поляризации нелинейной микроскопии». Journal of Biomedical Optics . 13 (4): 044020. Bibcode : 2008JBO....13d4020M. doi : 10.1117/1.2950318. hdl : 10036/4485 . ISSN  1083-3668. PMID  19021348. S2CID  25096045.
49. Yeh, Alvin T.; Hammer-Wilson, Marie J.; Van Sickle, David C.; Benton, Hilary P.; Zoumi, Aikaterini; Tromberg, Bruce J.; Peavy, George M. (2005). «Нелинейная оптическая микроскопия суставного хряща». Остеоартрит и хрящ . 13 (4): 345–352. doi : 10.1016/j.joca.2004.12.007 . ISSN  1063-4584. PMID  15780648. S2CID  20052077.
50. Хан, Вуджин М.; Хео, Су-Джин; Дрисколл, Тристан П.; Делукка, Джон Ф.; Маклеод, Клэр М.; Смит, Лаклан Дж.; Дункан, Рэндалл Л.; Мок, Роберт Л.; Эллиотт, Дон М. (2016). «Микроструктурная гетерогенность направляет микромеханику и механобиологию в нативном и сконструированном фиброзном хряще». Nature Materials . 15 (4): 477–484. Bibcode :2016NatMa..15..477H. doi :10.1038/nmat4520. ISSN  1476-1122. PMC 4805445 . PMID  26726994. 
51. Chen, WL; Lee, HS (2016). "SHG-визуализация для приложений тканевой инженерии". Визуализация второй гармоники, 2-е издание. CRC Taylor&Francis. ISBN 978-1-4398-4914-9.
52. Enejder, A.; Brackmann, C. (2020). «Использование многофотонной микроскопии для приложений тканевой инженерии». Визуализация в клеточной и тканевой инженерии, 1-е издание . CRC Taylor&Francis. ISBN 9780367445867.
53. Крахмер, Дж. Х.; Маннис, MJ; Холланд, Э.Дж. (2005). Роговица, основы, диагностика и лечение. 2-е издание. Эльзевир Мосби. ISBN 0323023150.
54. Буэно, Хуан М.; Авила, Франциско Х.; Мартинес-Гарсия, М. Кармен (2019). «Количественный анализ распределения коллагена роговицы после кросс-линкинга in vivo с помощью микроскопии второй гармоники». BioMed Research International . 2019 : 3860498. doi : 10.1155/2019/3860498 . ISSN  2314-6133. PMC 6348900. PMID 30756083  . 
55. Morishige, N.; Shin-gyou-uchi, R.; Azumi, H.; Ohta, H.; Morita, Y.; Yamada, N.; Kimura, K.; Takahara, A.; Sonoda, K.-H. (2014). «Количественный анализ коллагеновых пластинок в нормальной и кератоконусной роговице человека с помощью микроскопии генерации второй гармоники». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 55 (12): 8377–8385. doi :10.1167/iovs.14-15348. ISSN  0146-0404. PMID  25425311.
56. Оливье, Н.; Дебарр, Д.; Борепер, Э. (2016). «THG-микроскопия клеток и тканей: механизмы контраста и применение». Визуализация с помощью второй гармоники, 2-е издание. CRC Taylor&Francis. ISBN 978-1-4398-4914-9.