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細胞生物學應該用什么顯微鏡？

來源：技術文章更新時間：2022-07-22 瀏覽：1497次

細胞生物學概念

細(xi)(xi)(xi)胞(bao)生(sheng)物學是(shi)以細(xi)(xi)(xi)胞(bao)為研(yan)究對象，從細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的顯(xian)微(wei)(wei)(wei)水平、亞顯(xian)微(wei)(wei)(wei)水平和(he)分(fen)(fen)子水平三個層(ceng)次，研(yan)究細(xi)(xi)(xi)胞(bao)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)、功能和(he)生(sheng)活史。顯(xian)微(wei)(wei)(wei)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)一般是(shi)指大概輪廓，大的結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)，如線粒體(ti)(ti)，葉綠體(ti)(ti)，細(xi)(xi)(xi)胞(bao)核(he)等，其分(fen)(fen)辨(bian)力大于0.2微(wei)(wei)(wei)米(mi)，可在光學顯(xian)微(wei)(wei)(wei)鏡下觀察(cha)；亞顯(xian)微(wei)(wei)(wei)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)是(shi)更具體(ti)(ti)的結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)，如細(xi)(xi)(xi)胞(bao)膜，核(he)膜，內質網膜等，其分(fen)(fen)辨(bian)力小于0.2微(wei)(wei)(wei)米(mi)，受制于光學顯(xian)微(wei)(wei)(wei)鏡的衍射極限，需(xu)用(yong)(yong)(yong)電子顯(xian)微(wei)(wei)(wei)鏡才能夠分(fen)(fen)辨(bian)，但電子顯(xian)微(wei)(wei)(wei)鏡不適用(yong)(yong)(yong)于活細(xi)(xi)(xi)胞(bao)成(cheng)像(xiang)，很多應用(yong)(yong)(yong)研(yan)究也只需(xu)確(que)定該亞顯(xian)微(wei)(wei)(wei)物質的分(fen)(fen)布(bu)而無需(xu)明確(que)具體(ti)(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)，因此通常可通過熒光標(biao)記(ji)等方式使(shi)用(yong)(yong)(yong)寬(kuan)場熒光顯(xian)微(wei)(wei)(wei)鏡或(huo)共聚焦(jiao)顯(xian)微(wei)(wei)(wei)鏡等進行(xing)研(yan)究。

明(ming)美顯微(wei)鏡相機MC50-S下的細(xi)胞(bao)成像

顯微成像技術在細

胞生物學中的應用

細(xi)胞生物學(xue)主要對細(xi)胞的生命(ming)活動進行(xing)研究，包(bao)括生長、發育、繁(fan)殖、遺傳、變異、衰(shuai)老(lao)、死亡、代謝、調控(kong)、分化(hua)等(deng)，使(shi)用光學(xue)顯微鏡可以進行(xing)的研究內容有以下幾種(zhong)：①生物膜與(yu)細(xi)胞器(qi)；②細(xi)胞信號轉導；③細(xi)胞骨架(jia)體系；④細(xi)胞核、染色(se)體及(ji)(ji)基因表達；⑤細(xi)胞增(zeng)殖及(ji)(ji)其調控(kong)；⑥細(xi)胞分化(hua)及(ji)(ji)干細(xi)胞；⑦細(xi)胞死亡；⑧細(xi)胞衰(shuai)老(lao)；⑨細(xi)胞工程。

這些研究都基于對細胞顯微(wei)(wei)水平及亞顯微(wei)(wei)水平的觀測：

（1）研究細胞顯微層面的形態、活動，如細胞遷移、胞吞、細胞的纖毛和鞭毛運動等

細胞一般(ban)呈透明狀，未經(jing)染色的(de)標本或活細胞，適用于相差觀察，如活細胞培(pei)養（劃痕實驗、遷移實驗）

（2）細胞亞顯微水平的染色及熒光標記觀測

細胞(bao)亞顯(xian)微結(jie)構(gou)大小一(yi)般小于0.2微米，使(shi)用(yong)光學顯(xian)微鏡無法觀測其(qi)具體(ti)結(jie)構(gou)，但可(ke)利(li)用(yong)其(qi)結(jie)構(gou)中(zhong)的(de)蛋白(bai)質(zhi)或(huo)核(he)酸等物質(zhi)，選(xuan)擇(ze)合適的(de)熒(ying)光染料與其(qi)結(jie)合，通過熒(ying)光顯(xian)微鏡觀測熒(ying)光信號(hao)從(cong)而判斷該物質(zhi)的(de)分布(bu)和活動。

MF53-N下的細胞有(you)絲(si)分裂

顯微成像技術在細胞

生物學應用中的挑戰

細(xi)胞(bao)生物學成像有以下幾(ji)個難(nan)點需要注意：

1）細(xi)(xi)(xi)胞的(de)(de)長時(shi)間(jian)(jian)活(huo)性(xing)和(he)健康度需(xu)(xu)(xu)要(yao)培(pei)(pei)(pei)養(yang)條(tiao)件支持。細(xi)(xi)(xi)胞的(de)(de)活(huo)性(xing)和(he)健康度需(xu)(xu)(xu)要(yao)合適的(de)(de)溫度、濕度和(he)氣體(ti)培(pei)(pei)(pei)養(yang)條(tiao)件支持，離開(kai)了這些條(tiao)件細(xi)(xi)(xi)胞無法長時(shi)間(jian)(jian)保持活(huo)性(xing)。如果(guo)觀察和(he)實(shi)驗可以短(duan)時(shi)間(jian)(jian)完(wan)成(cheng)(cheng)，那么離開(kai)培(pei)(pei)(pei)養(yang)條(tiao)件后(hou)盡快(kuai)完(wan)成(cheng)(cheng)觀察和(he)實(shi)驗即可。對于需(xu)(xu)(xu)要(yao)長時(shi)間(jian)(jian)觀察的(de)(de)細(xi)(xi)(xi)胞活(huo)動，則需(xu)(xu)(xu)要(yao)考慮把(ba)成(cheng)(cheng)像設(she)備(bei)放到培(pei)(pei)(pei)養(yang)箱里(li)，或者把(ba)培(pei)(pei)(pei)養(yang)皿(min)放到成(cheng)(cheng)像設(she)備(bei)上然后(hou)使用微流控細(xi)(xi)(xi)胞芯片分析儀等調(diao)節、保持培(pei)(pei)(pei)養(yang)條(tiao)件。

（MF53-N+MSX2拍攝的(de)細(xi)胞劃(hua)痕實驗狀態(tai)）

2）不合適的(de)(de)(de)光源(yuan)可能(neng)損(sun)傷細胞(bao)活(huo)性(xing)和(he)(he)健(jian)(jian)康(kang)度。高能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)激發(fa)光（如汞(gong)(gong)燈(deng)(deng)的(de)(de)(de)紫外線）、高強(qiang)度的(de)(de)(de)光照（如共聚焦的(de)(de)(de)激光光源(yuan)）、長時間照射，會影響細胞(bao)的(de)(de)(de)活(huo)率和(he)(he)健(jian)(jian)康(kang)度，這在傳統汞(gong)(gong)燈(deng)(deng)光源(yuan)中比較明顯(xian)。使用(yong)LED冷光源(yuan)的(de)(de)(de)寬場熒光顯(xian)微鏡，做無需(xu)染色(se)的(de)(de)(de)相襯或者霍夫曼調制相襯觀察，是(shi)光源(yuan)性(xing)損(sun)傷更低的(de)(de)(de)方(fang)案，需(xu)要熒光染色(se)時使用(yong)低光毒性(xing)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)長波段熒光染料(liao)（如cy5、cy5.5、cy7等），搭配(pei)盡(jin)可能(neng)低的(de)(de)(de)光強(qiang)和(he)(he)盡(jin)可能(neng)短的(de)(de)(de)激發(fa)/成像時間，也是(shi)一種思(si)路。

低光(guang)毒性的(de)LED光(guang)源相(xiang)襯觀察(cha)

3）熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)染料(liao)可(ke)能損傷細(xi)胞(bao)健康(kang)。熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)染料(liao)的(de)(de)(de)毒性和激(ji)發光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)毒性會(hui)使(shi)細(xi)胞(bao)健康(kang)處于(yu)(yu)不良(liang)的(de)(de)(de)狀態(tai)，典型的(de)(de)(de)是DAPI和Hoechst，這些染料(liao)有一定的(de)(de)(de)毒性，并且使(shi)用有光(guang)(guang)(guang)毒性的(de)(de)(de)紫外光(guang)(guang)(guang)激(ji)發，對于(yu)(yu)這種情況(kuang)，建議在染色后(hou)盡(jin)快實驗(yan)(yan)，并盡(jin)量縮短實驗(yan)(yan)時間(jian)。

4）不(bu)(bu)合(he)(he)適的熒光(guang)(guang)染(ran)(ran)料(liao)搭配(pei)會導致(zhi)成(cheng)像(xiang)不(bu)(bu)理想。熒光(guang)(guang)染(ran)(ran)料(liao)不(bu)(bu)合(he)(he)適或過多，會導致(zhi)光(guang)(guang)譜重(zhong)疊、非特異性染(ran)(ran)色，背景(jing)信號會增強，影(ying)響(xiang)熒光(guang)(guang)成(cheng)像(xiang)效果(guo)。為了避免這(zhe)種(zhong)問題，需要(yao)合(he)(he)理選擇染(ran)(ran)料(liao)的種(zhong)類和數量，盡量錯開發射波段，并針(zhen)對染(ran)(ran)料(liao)選擇合(he)(he)適的濾光(guang)(guang)片(pian)，通常使用窄(zhai)帶(dai)發射濾光(guang)(guang)片(pian)會有更好的效果(guo)。另外還可(ke)通過加入適量背景(jing)抑(yi)制劑減少背景(jing)熒光(guang)(guang)。

5）熒光(guang)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)考(kao)驗(yan)相(xiang)機的(de)(de)靈敏度。熒光(guang)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)屬于弱光(guang)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)，普(pu)通顯微鏡相(xiang)機可能(neng)會出現(xian)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)時間(jian)長、背景(jing)噪聲高(gao)的(de)(de)問題，拍攝(she)的(de)(de)圖片容易糊掉。使用高(gao)靈敏度的(de)(de)相(xiang)機，可以降低成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)時間(jian)，減少(shao)光(guang)毒性(xing)影響，并減少(shao)背景(jing)噪聲，這對于紫外成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)和紅外成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)來(lai)說更加(jia)明顯。對于650nm以上的(de)(de)紅外波(bo)段成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)，還(huan)需要用到去除了藍玻璃/IRCF的(de)(de)sCMOS科研級相(xiang)機（黑白）。

6）焦面漂移(yi)，觀察目標可(ke)能(neng)會在實驗(yan)過程中(zhong)因(yin)移(yi)動而失焦。具有(you)自(zi)動聚焦功能(neng)的活細(xi)胞成像儀，可(ke)以幫助您保(bao)持更(geng)長的目標聚焦時(shi)間(jian)并減少焦點漂移(yi)。另外(wai)，將細(xi)胞培養在恒(heng)定溫度并保(bao)持容(rong)器中(zhong)溶液的體積恒(heng)定也有(you)助于(yu)解(jie)決聚焦漂移(yi)問題

明美推薦方案

(1)典型解決方案(an)：倒置熒(ying)光顯微鏡MF52-N + 高靈敏度顯微鏡相機MC50-S/MS23

倒(dao)置熒光顯微鏡，可(ke)實現相差觀(guan)察、熒光觀(guan)察和明場觀(guan)察
LED冷光源，紫外波段單獨控制，光毒性更(geng)低(di)
可(ke)個性化選擇熒光(guang)通道，實現多種熒光(guang)信號觀測
可選高靈敏度相機，弱(ruo)熒光信號捕獲能力強，成像(xiang)效果(guo)優(you)異

(2)研究(jiu)(jiu)級(ji)解決方案：電(dian)動XYZ倒置熒光顯微(wei)鏡MF53-N + 高靈敏相(xiang)(xiang)機MC50-S/MS23 或研究(jiu)(jiu)級(ji)相(xiang)(xiang)機MSH12/MSH05

研究級倒置熒光顯微(wei)鏡(jing)，高質量相(xiang)襯、熒光和明場成像，另有(you)霍夫曼版本(ben)
觸屏控制(zhi)LED冷(leng)光(guang)源，紫外波段單獨控制(zhi)，光(guang)毒性更低
濾光片組可自主選擇替換，實現不(bu)同熒光染色觀察需(xu)求，如Fura-2鈣離子探針
三軸高精度(du)電動平(ping)臺，重復定位精度(du)1μm，可精確定位和自動對焦
選配高靈(ling)敏(min)度相(xiang)機滿(man)足(zu)熒光成(cheng)像(xiang)(xiang)，選配研究級相(xiang)機滿(man)足(zu)特殊成(cheng)像(xiang)(xiang)要(yao)求(qiu)，如(ru)Cy7染料

(3)局促空間解決方案：活細胞成像儀（自帶無線相機）

高度一體化，支持相(xiang)襯和明場觀察成像(xiang)
LED冷光源，紫外波段單獨控制(zhi)，光毒(du)性更低
尺寸(cun)小巧輕便，可用(yong)于空間狹(xia)小細胞(bao)房(fang)
可(ke)用電腦平板無線連接相機(ji)，避免線材造成(cheng)不便(bian)
可選配(pei)(pei)自(zi)動(dong)對焦、熒(ying)光、雙物鏡(jing)等升級配(pei)(pei)置

(4) 原有產品升級方案：四大各品(pin)牌顯(xian)微(wei)鏡(jing) + LED熒光光源/模塊 + 高(gao)靈敏顯(xian)微(wei)鏡(jing)相(xiang)機MC50-S/MS23

寬光譜大功率LED熒光光源MG-100和四通道光源MG-120可適配四大各品(pin)牌(pai)主流熒光顯微鏡，使用更方便，壽命更長，紫外光毒性更低
奧林巴斯(si)CKX41/CKX53，尼(ni)康(kang)TS100、徠卡DMIL等倒置顯微鏡都(dou)可以用我們的模塊升級(ji)為熒(ying)(ying)光(guang)顯微鏡，高性價比實(shi)現熒(ying)(ying)光(guang)觀察功能
奧林巴斯BX53/CX43，尼康E100，徠卡DM500，蔡司Primo Star等正置顯微鏡，可以使用我們的模塊升級為熒光顯微鏡，高性價比實現熒光觀察功能
高靈敏度相機搭配定制接口，可適配四大各品牌主流倒置顯微鏡和倒置熒光顯微鏡

明(ming)美(mei)是一家(jia)專注顯微(wei)(wei)成(cheng)像產(chan)品研發(fa)與(yu)銷(xiao)售的高新(xin)技術企業，是中國(guo)儀器儀表(biao)行業協會光學分會理事單位(wei)，醫療(liao)器械顯微(wei)(wei)鏡生產(chan)及經營廠家(jia)。

公司一直(zhi)堅持誠信經(jing)營，用心服務(wu)，提(ti)供顯微成像解決方案。為教(jiao)育、科研、醫藥、工業檢測等廣(guang)大客戶(hu)提(ti)供高(gao)效、穩(wen)定的產品與服務(wu)。

始終以客戶需求為(wei)(wei)中心，以品質(zhi)為(wei)(wei)根(gen)本，以創新為(wei)(wei)方(fang)向，推(tui)動顯微行(xing)業的(de)數字化(hua)、電動化(hua)、智(zhi)能化(hua)，為(wei)(wei)顯微領(ling)域的(de)國產(chan)化(hua)進(jin)程貢(gong)獻(xian)力量。

您若對顯(xian)微成像(xiang)產品(pin)有興趣或存在疑惑(huo)，明美光電歡迎您咨(zi)詢，期待與您相約！

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