超分辨率荧光显微镜(超分辨率荧光显微镜应用)

海潮机械 2023-01-05 12:50 编辑:admin 230阅读

1. 超分辨率荧光显微镜应用

1、用窗帘遮蔽光线,关闭房间内的电灯,除去荧光显微镜的防尘罩,确保荧光显微镜灯室通风良好、无遮盖。装上汞灯灯箱,并转动灯箱卡圈上的拨杆,将灯箱与镜臂连接。

  2、将汞灯灯箱的电源插头插入荧光电源箱后的插座,再将荧光电源箱的插头插入220V外接电源。

  3、打开荧光显微镜电源开关,电压表显示出电源电压,如电源电压波动不大于额定电压值的5%,即可按下启动开关点燃汞灯,如因天气太冷或电压不稳定等原因,一次启动未点燃汞灯,可以多按几次。待超高压汞灯弧光达到稳定状态并达到Zda发光效率,即可开始工作。

  4、灯泡的调中:

  ①任选一块标本放在荧光显微镜载物台上。

  ②转动镜臂上的聚光镜旋钮使聚光镜移出光路,转动滤色片组转换手轮,将紫光(V)或蓝光(B)或绿光(G)激发滤色片组转入光路,并将25荧光物镜转入光路。

  ③调节粗微调手轮,将标本像调焦清晰。

  ④前后推动垂直照明器右边的聚光镜调焦推杆,使视场光栏成像清晰,转动视场光栏拨杆将视场光栏收小,调节视场光栏调中螺钉使视场光栏居中,然后再将视场光栏开至Zda。

  ⑤转动镜臂上的聚光镜旋钮使聚光镜移入光路,前后调节灯箱上的聚光镜拨杆,使汞灯的弧光在视场内成像清晰。

  ⑥调整灯箱上的灯泡水平调节螺钉和垂直调节螺钉,使汞灯的弧光居中。

  ⑦调整反光镜水平调节螺钉和垂直调节螺钉,使光源的反射像与汞灯的弧光分开。

  ⑧转动聚光镜旋钮把聚光镜移出光路,此时视场照明均匀。

  5、荧光观察:

  ①将荧光染色标本放到荧光显微镜载物台上。

  ②将10x平场物镜或25x荧光物镜转入光路,调节载物台纵横移动手轮,将标本移入光路。

  ③转动滤光片转换拨轮,将荧光染色标本所需要的激发滤光片组转入光路。激发滤光片组编号刻在滤片组转换拨轮上。滤光片选择正确与否,是荧光显微镜能否得到正确应用的关键。选用滤光片时,必须遵守斯托克斯定律:激发滤光片的透射波长<双色束分离器的透射波长<阻断滤光片的透射波长。

  ④调节粗调手轮,当看清荧光图像轮廓后,再用微调手轮调焦,直至看到清晰的荧光图像。

  ⑤当需要得到较强的荧光图像时,可转动聚光镜旋钮把聚光镜移入光路,可获得较明亮的荧光图像。

  ⑥当需要使用40x或100x荧光物镜观察时,应在标本和物镜间加上甘油,油中不能有影响观察的小泡或杂质。使用时可使甘油慢慢浸润一会儿,然后轻轻左右来回转动物镜转换器以排除气泡。

  6、荧光显微摄影

  由于荧光图像一般均较明场观察暗得多,所以进行荧光显微摄影需要较长的曝光时间,在曝光时应注意避免荧光显微镜震动。为了缩短曝光时间,可选择倍率较低的摄影目镜或感光度较高的摄影胶片如ASA200以上或DIN24以上。

  荧光显微镜摄影技术对于记录荧光图像十分必要,由于荧光很易褪色减弱,要即时摄影记录结果。方法与普通显微摄影技术基本相同。因紫外光对荧光猝灭作用大,如FITC的标记物,在紫外光下照射30s,荧光亮度降低50%。所以,曝光速度太慢,就不能将荧光图像拍摄下来。一般研究型荧光显微镜都有半自动或全自动显微摄影系统装置。

  7、荧光图像的记录方法

  荧光显微镜所看到的荧光图像,一是具有形态学特征,二是具有荧光的颜色和亮度,在判断结果时,必须将二者结合起来综合判断。结果记录根据主观指标,即凭工作者目力观察。作为一般定性观察,基本上是可靠的。

  8、荧光显微镜使用结束,关闭所有电源,做好镜头和载物台的清洁工作,待灯室冷却至室温后,用防尘罩盖好显微镜,并做好使用记录。

荧光显微镜使用注意事项

  1、严格按照荧光显微镜说明书要求进行操作,不要随意改变程序。

  2、荧光显微镜应在暗室中进行检查。进入暗室后,接上电源,点燃超高压汞灯5~15min,待光源发出强光稳定后,眼睛完全适应暗室,再开始观察标本。

  3、防止紫外线对眼睛的损害,在调整光源时应戴上防护眼镜。

  4、检查时间每次以1~2h为宜,超过90min,超高压汞灯发光强度逐渐下降,荧光减弱;标本受紫外线照射3~5min后,荧光也明显减弱;所以,Z多不得超过2~3h。

  5、荧光显微镜光源寿命有限,标本应集中检查,以节省时间,保护光源。天热时,应加电扇散热降温,新换灯泡应从开始就记录使用时间。灯熄灭后欲再用时,须待灯泡充分冷却后才能点燃。一天中应避免数次点燃光源。

  6、标本染色后立即观察,因时间久了荧光会逐渐减弱。若将标本放在聚乙烯塑料袋中保存,可延缓荧光减弱时间,防止封裱剂蒸发。

  7、荧光亮度的判断标准:一般分为四级,即“-”表示无或可见微弱荧光。“+”表示仅能见明确可见的荧光。“++”表示可见有明亮的荧光。“+++”表示可见耀眼的荧光。

2. 超分辨率荧光显微镜应用场景

  激光扫描共聚焦显微镜(Confocal laser scanning microscope,CLSM)是近代最先进的细胞生物医学分析仪器之一。目前,激光扫描共聚焦显微技术已用于细胞形态定位、立体结构重组、动态变化过程等研究,并提供定量荧光测定、定量图像分析等实用研究手段,结合其他相关生物技术,在形态学、生理学、免疫学、遗传学等分子细胞生物学领域得到广泛应用。1. 组织和细胞中的定量荧光测定  激光扫描共聚焦显微镜可以从固定和荧光染色的标本以单波长、双波长或多波长模式,对单标记或多标记的细胞及组织标本的共聚焦荧光进行数据采集和定量分析,同时还可以利用沿纵轴上移动标本进行多个光学切片的叠加, 形成组织或细胞中荧光标记结构的总体图像,以显示荧光在形态结构上的精确定位。 常用于原位分子杂交、肿瘤细胞凋亡观察、单个活细胞水平的 DNA 损伤及修复等定量分析。2. 细胞间通讯的研究  动物和植物细胞中缝隙连接介导的胞间通信在细胞增殖和分化中起着重要作用。 激光扫描共聚焦显微镜可通过观察细胞缝隙连接分子的转移来测量传递细胞调控信息的一些离子、小分子物质。 该技术可以用于研究胚胎发生、生殖发育、神经生物学、肿瘤发生等过程中缝隙连接通讯的基本机制和作用,也可用于鉴别对缝隙连接作用有潜在毒性的化学物质。3. 细胞物理化学测定  激光扫描共聚焦显微镜可对细胞形状、周长、面积、平均荧光强度及细胞内颗粒数等参数进行自动测定。 能对细胞的溶酶体、线粒体、内质网、细胞骨架、结构性蛋白质、DNA、RNA、酶和受体分子等细胞内特异结构的含量、组分及分布进行定量、定性、定时及定位测定。4. 细胞内钙离子和 pH 值动态分析  激光扫描共聚焦显微镜技术是测量若干种离子浓度并显示其分布的有效工具,对焦点信息的有效辨别使在亚细胞水平显示离子分布成为可能。 利用荧光探针,激光扫描共聚焦显微镜可以测量单个细胞内 pH 和多种离子(Ca2+、K+、Na+、Mg2+)在活细胞内的浓度及变化。 一般来说,电生理记录装置加摄像技术检测细胞内离子量变化的速度相对较快,但其图像本身的价值较低,而激光扫描共聚焦显微镜可以提供更好的亚细胞结构中钙离子浓度动态变化的图像,这对于研究钙等离子细胞内动力学有意义。4. 三维图像的重建  传统的显微镜只能形成二维图像,激光扫描共聚焦显微镜通过对同一样品不同层面的实时扫描成像,进行图像叠加可构成样品的三维结构图像。 它的优点是可以对样品的立体结构分析,能十分灵活、直观地进行形态学观察,并揭示亚细胞结构的空间关系。5. 荧光漂白恢复技术  该方法的原理是一个细胞内的荧光分子被激光漂白或淬灭,失去发光能力,而邻近未被漂白细胞中的荧光分子可通过缝隙连接扩散到已被漂白的细胞中,荧光可逐渐恢复。 可通过观察已发生荧光漂白细胞其荧光恢复过程的变化量来分析细胞内蛋白质运输、受体在细胞膜上的流动和大分子组装等细胞生物学过程。6. 长时程观察细胞迁移和生长  活细胞观察通常需要一定的加热装置及灌注室,以保持培养液的适宜温度及 CO2 浓度的恒定。 目前的激光扫描共聚焦显微镜,其光子产生效率已大大改善,与更亮的物镜和更小光毒性的染料结合后可以减小每次扫描时激光束对细胞的损伤,用于数小时的长时程定时扫描,记录细胞迁移和生长等细胞生物学现象。7. 在细胞及分子生物学基础研究中的应用  激光扫描共聚焦显微镜应用照明针与检测孔共轭成像,有效抑制了焦外模糊成像并可对标本各层分别成像,对活细胞行无损伤的“光学切片”这种功能也被形象的称为“显微 CT”。CLSM 还可以对贴壁的单个细胞或细胞群的胞内、胞外荧光作定位、定性、定量及实时分析,并对胞内成分如线粒体、内质网、高尔基体、DNA、RNA、Ca2+、Mg2+、Na+ 等的分布、含量等进行测定及动态观察,使细胞结构和功能方面的研究达到分子水平。8. 在肿瘤和抗癌药物筛选研究中的应用  普通显微镜及电子显微镜,仅能对肿瘤相关抗原进行定性分析,而 CLSM 则可对单标记或者多标记细胞、组织标本及活细胞进行重复性极佳的荧光定量分析,从而对肿瘤细胞的抗原表达、细胞结构特征,抗肿瘤药物的作用及机制等方面定量化。9. 在血液病学和医学免疫学研究中的应用  激光扫描共聚焦显微镜观察免疫细胞和系统,如树突状细胞、单核-吞噬细胞系统、自然杀伤细胞、淋巴细胞时,在准确细胞定位的同时有效鉴定免疫细胞的性质。10. 在大脑和神经科学中的应用  激光扫描共聚焦显微镜分层扫描发现神经轴突的内部结构连续性好。用激光扫描共聚焦显微镜能观察到脑干组织中神经轴突的正常走向,可排除在荧光显微镜下由此造成的一些病理假象。并且激光扫描共聚焦显微镜能观察神经轴突的三维结构,因此应用 CLSM 有可能观察到普通光镜下未能发现的神经组织的细微病变。11. 在眼科研究中的应用  利用激光扫描共聚焦显微镜可以观察晶状体,角膜、视网膜、虹膜和睫状体的结构和病理变化。12. 在骨科研究领域中的应用  激光扫描共聚焦显微镜在骨科研究领域的应用现状表明,CLSM在观测骨细胞形态学研究、骨细胞特异性蛋白(骨钙素)以及骨细胞之间的相互作用具有显著的优势。

3. 超分辨荧光显微镜技术

bf:正常光模式;fitc:异硫氰酸荧光素,是荧光染料;dic:微分干涉差模式;dapi:4',6-二脒基-2-苯基吲哚,是荧光染料;rhod:罗丹明,是荧光染料。

4. 超分辨率荧光显微技术的应用

3D光学数码显微镜的主要功能  3D光学数码显微镜是一种用于化学领域的分析仪器,于2019年9月25日启用。

技术指标

  光学放大倍数:34X~1010 X,分辨率优于1um。载物台:尺寸310X223mm;移动范围100x130 mm;分辨率为0.1um;*大样品载重:4 Kg。 Z轴*大移动行程60 mm;机身倾斜角度+/- 45°,精度为1度。自动景深合成,3D图像获取及测量,图像拼接,实时HDR拍照及录像。

主要功能

  3D光学数码显微镜主要用于样品表面形貌的平面与三维观察和测量。

  数码显微镜又叫视频显微镜,它是将显微镜看到的实物图像通过数模转换,使其成像在显微镜自带的屏幕上或计算机上,主要用于教学用途。

  数码显微镜的主要好处在于:传统的光学显微镜只能供一人使用,要分享显微镜的影像很困难,而要拍摄显微镜内的影像,亦往往需要用到特别的仪器帮助。然而,数码显微镜由于可以与电脑接驳,使显微镜内的视像可以透过连接到课室的投影机播放,使课室内的学生可以一同观看影像,对课堂秩序的管理亦有帮助。

5. 高分辨率荧光显微镜

1.荧光显微镜,是在光镜水平上对细胞内特异的蛋白质、核酸、糖类、脂质以及某些离子等组分进行定性定位研究的有力工具。

2.激光扫描共焦显微镜,成像清晰,分辨率高,在研究亚细胞结构与组分的定位及动态变化等方面的应用越来越广泛,荧光共振能量转移技术、荧光漂白恢复技术以及单分子成像技术等都离不开激光扫描共焦显微镜。

3.相差显微镜,不需要染色就可以观察活细胞以及细胞核、线粒体等细胞器的动态。

4.微分干涉显微镜,在相差显微镜的基础上发展而来,增加了样品密度的明暗区别,增加了反差,成像更具立体感,更适于研究活细胞。

5.暗视野显微镜,在黑暗背景下利用散射光观察细胞,细胞及细胞器边缘轮廓更清晰。

6.倒置显微镜,照射系统和物镜颠倒位置,增加了集光器和载物台的距离,可放置培养皿观察。

7.录像增差显微镜,分辨率比普通光学镜提高了一个数量级,可在高分辨率下研究活细胞,可观察颗粒的运动。

6. 超分辨率光学显微镜

1、分辨率不同电子显微镜的分辨率比光学显微镜高。电子显微镜的分辨率达到了纳米级别,是0.2nm,而光学显微镜只有0.2μm,也就是电镜在这方面是光镜的1000倍。

2、部件不同电子显微镜有三部分,分别是镜筒、真空装置和电源柜。而光学显微镜主要由四个部件组成,分别是物镜、目镜、反光镜和聚光器。

3、原理不同电子显微镜是用电子束来穿透样本,然后再由透镜放大成像。而光学显微镜主要是利用凸透镜的放大成像原理来放大样本的像的。电子显微镜由于分辨率高,因此可以用来观察普通显微镜所不能分辨的细微物质结构,还能用来帮助做物质成分的分析。光学显微镜主要用于生物、医药方面对微观物质的观察,以及作为教学当中学生的的实验用具。

7. 普通荧光显微镜

1.生物显微镜——用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养。另外,生物显微镜包含数码生物显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜等。

2.体视显微镜——适宜于物体的形体检查或者对观测对象进行操作,成像具有立体感。3.工业(金相)显微镜——适用于金属、晶体、集成电路的表面结构的观察。

8. 荧光显微镜的分辨率比普通显微镜的分辨率高

光学显微镜(英文Optical Microscope,简写OM)是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。显微镜不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。

在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。光学显微镜有多种分类方法,按使用目镜的数目可分为三目,双目和单目显微镜;按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜;按观察对像可分为生物和金相显微镜等;按光学原理可分为偏光,相衬和微分干涉对比显微镜等;按光源类型可分为普通光、荧光、红外光和激光显微镜等;按接收器类型可分为目视、摄影和电视显微镜等。

普通光学显微镜通常以自然光或灯光为光源,显微镜的最大分辨率为波长的一半,即0.25μm,而肉眼所能看到的最小形象为0.2mm,故在普通光学显微镜下用油镜放大1000倍,可将0.25μm的微粒放大到0.25mm,肉眼便可以看清,一般细菌大于0.25μm,故用普通光学显微镜均能清楚。