光學(xué)顯微鏡觀察方式大盤點(diǎn)：熒光

一、熒光（Fluorescence，F(xiàn)L）

熒光是一種光致發(fā)光現(xiàn)象。人類發(fā)現(xiàn)光致發(fā)光（熒光、磷光）現(xiàn)象的歷史非常久遠(yuǎn)，在20世紀(jì)90年代隨著科學(xué)家將綠色熒光蛋白（GFP）成功的在細(xì)胞中表達(dá)出來后，熒光觀察方式在生物學(xué)的顯微研究中得到廣泛應(yīng)用，目前熒光顯微鏡已成為各實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)配成像設(shè)備。

明美多重?zé)晒鈷呙鑳xMES200拍攝的全景小鼠腦片

（1）成像原理

某些分子能吸收特定波長(zhǎng)的光線，然后再發(fā)射出更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光線，這種分子稱為熒光團(tuán)，這種光致發(fā)光現(xiàn)象稱為熒光現(xiàn)象。光譜波長(zhǎng)從短到長(zhǎng)，顏色分別是“紫外-紫-藍(lán)-綠-黃/橙-紅-紅外”，短波長(zhǎng)激發(fā)可以激發(fā)長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)射，比如紫外激發(fā)藍(lán)色發(fā)射，藍(lán)光激發(fā)綠色發(fā)射。

落射熒光觀察方式光路圖

在熒光顯微鏡中，通常使用熒光染料或轉(zhuǎn)染技術(shù)，將熒光團(tuán)結(jié)合到目標(biāo)組織或細(xì)胞器等結(jié)構(gòu)上，再用熒光顯微鏡激發(fā)觀察，從而實(shí)現(xiàn)高特異性、高靈敏度觀察。

（2）關(guān)鍵部件

熒光觀察需要一個(gè)特殊的模塊，用于提供熒光激發(fā)和發(fā)射光過濾，通常稱為熒光臂或熒光模塊，內(nèi)含兩個(gè)關(guān)鍵部件：熒光光源和激發(fā)塊。另外效果還會(huì)受到熒光臂視場(chǎng)光闌等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)影響。

①熒光光源：用于提供熒光激發(fā)光，核心規(guī)格是光譜特征波長(zhǎng)，要求能覆蓋染料的激發(fā)特征波長(zhǎng)，并提供足夠光強(qiáng)。汞燈、氙燈、金屬鹵素?zé)?、LED熒光光源都能滿足核心規(guī)格，目前在開關(guān)性能、使用壽命、光強(qiáng)可控性和免維護(hù)等方面比較有優(yōu)勢(shì)的是LED熒光光源，如明美的MG-120四通道光源。

明美LED熒光光源

②熒光激發(fā)塊：一組激發(fā)塊由激發(fā)濾光片、發(fā)射濾光片和二向分光鏡組成，一臺(tái)熒光顯微鏡可能有多組激發(fā)塊，作用是篩選特定的激發(fā)光和發(fā)射光，透過目標(biāo)熒光信號(hào)。核心規(guī)格是光譜波長(zhǎng)參數(shù)，其波長(zhǎng)參數(shù)與熒光染料匹配度會(huì)影響熒光觀察效果，匹配不佳會(huì)帶來更多背景雜訊、更低的信噪比。

激發(fā)塊：包含激發(fā)濾光片、發(fā)射濾光片、二向分光鏡

③熒光臂/熒光模塊：用來安裝熒光光源和激發(fā)塊的載體，核心規(guī)格是通道數(shù)和光源接口，影響配件適配和擴(kuò)展性。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)盤式熒光模塊，通道數(shù)較多，可以自主升級(jí)替換激發(fā)塊，帶光源接口，需要搭配熒光光源燈箱使用，另外會(huì)有視場(chǎng)光闌、孔徑光闌，以便調(diào)中燈箱等操作。

明美六孔轉(zhuǎn)盤式熒光模塊，適配四大品牌

明美數(shù)顯LED熒光模塊相當(dāng)于傳統(tǒng)熒光臂加上熒光光源的組合，其熒光光源采用內(nèi)置設(shè)計(jì)，熒光波長(zhǎng)和激發(fā)塊聯(lián)動(dòng)切換，并提供數(shù)顯屏幕直觀呈現(xiàn)光強(qiáng)和通道信息，尺寸小巧使用方便，有正置、倒置和體視三種形態(tài)，適配四大品牌主流無限遠(yuǎn)光學(xué)顯微鏡。

數(shù)顯LED熒光模塊（激發(fā)塊與光源集成）

（3）成像特點(diǎn)

熒光觀察成像特征是暗背景和熒光色的目標(biāo)信號(hào)，這帶來了3大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

①高特異性和高靈敏度：可以特異性標(biāo)記微小的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、分子、基因、蛋白、化合藥物等。

②多通道檢測(cè)：可標(biāo)記多種染料用于指示不同部位實(shí)現(xiàn)多通道成像，適合研究復(fù)雜生物系統(tǒng)的相互作用。

③適用范圍廣：可實(shí)現(xiàn)活體、離體、標(biāo)記、自發(fā)等多種方式的熒光成像，對(duì)樣本限制較少。

（4）主要應(yīng)用

①生物學(xué)研究：包括細(xì)胞和亞微觀細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞生理、動(dòng)物生理病理（研究）等。

倒置熒光顯微鏡MF52-N拍攝的多色熒光標(biāo)記的神經(jīng)細(xì)胞

華中科技大學(xué)章慧平教授課題組用MZX81拍攝的斑馬魚，用于ESS論文

②醫(yī)療診斷：原位熒光雜交技術(shù)（FISH）HER-2檢測(cè)癌癥、呼吸道病毒檢測(cè)、真菌鏡檢等。

FISH檢測(cè)

③產(chǎn)業(yè)應(yīng)用：材料（礦物、紡織、紙張等）成分檢測(cè)、藥品檢測(cè)等。

熒光觀察：體視熒光顯微鏡MZX81檢測(cè)朱墨時(shí)序

（5）明美產(chǎn)品

①正置熒光顯微鏡

產(chǎn)品：MF23/MF31/MF43-N

MF43-N                                                 MF23                                                     MF31

• 模塊化設(shè)計(jì)，使用LED光源，壽命長(zhǎng)亮度高，使用便捷

• 可配置半復(fù)熒光級(jí)別以上高透物鏡，熒光透過率更高

• 可應(yīng)用在FISH領(lǐng)域、FRET領(lǐng)域、CTC檢測(cè)領(lǐng)域

②倒置熒光顯微鏡：

產(chǎn)品：MF52-N/MIX60-FL/MF53-N/MCS21

• 標(biāo)配明場(chǎng)、相差、熒光成像觀察方式

• 熒光模塊化設(shè)計(jì)，使用LED光源，壽命長(zhǎng)亮度高，使用便捷

• 適用于熒光標(biāo)記的活細(xì)胞成像觀察

③體視熒光顯微鏡

產(chǎn)品：MZX81/MZX100/MZX200

• 配置明場(chǎng)與熒光照明模塊

• 無限遠(yuǎn)獨(dú)立平行雙光路系統(tǒng)，成像具有立體感，升級(jí)更方便

• 適用于模式生物熒光成像、胚胎操作成像等場(chǎng)景

④熒光數(shù)字切片掃描

產(chǎn)品：多重?zé)晒鈹?shù)字切片掃描儀MES200

• 配備8熒光通道，可實(shí)現(xiàn)1-5片式明場(chǎng)與熒光全景掃描拼接

• 掃描速度快，無拼接縫隙，2分鐘可完成（20X，15mm*15mm，3通道）

• 可適用與腦片研究等多重?zé)晒鈽?biāo)記全景掃描等場(chǎng)景