激光共聚焦顯微鏡是測量儀器中的一種,但是很多人對激光共聚焦顯微鏡卻并不了解。為增進大家對激光共聚焦顯微鏡的認識,本文將對激光共聚焦顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡的結構予以介紹。如果你對激光共聚焦顯微鏡具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、激光共聚焦顯微鏡
激光掃描共聚焦顯微鏡(Confocal laser scanning microscope,簡稱CLSM)是近代生物醫(yī)學圖像儀器。它是在熒光顯微鏡成像的基礎上加裝激光掃描裝置,使用紫外光或可見光激發(fā)熒光探針。
利用計算機進行圖像處理,從而得到細胞或組織內部微細結構的熒光圖象,以及在亞細胞水平上觀察諸如Ca2+、pH值、膜電位等生理信號及細胞形態(tài)的變化。
激光掃描共聚焦顯微鏡(Laser scanning confocal microscope)是20世紀80年代中期發(fā)展起來并得到廣泛應用的新技術,它是激光、電子攝像和計算機圖像處理等現代高科技手段滲透,并與傳統(tǒng)的光學顯微鏡結合產生的先進的細胞分子生物學分析儀器,在生物及醫(yī)學等領域的應用越來越廣泛,已經成為生物醫(yī)學實驗研究的必備工具。
傳統(tǒng)熒光顯微鏡使用熒光物質標志細胞中的特定結構,不僅圖像與背景的對比度增強,而且由于許多熒光顯微鏡的光源使用短波長的紫外光,大大提高了分辨率(δ=0.61·λ/NA,其中δ為顯微鏡的分辨率;λ為照明光線的波長;NA 為物鏡的數值孔徑)。但當所觀察的熒光標本稍厚時,傳統(tǒng)熒光顯微鏡一個難以克服的缺點就顯現出來:焦平面以外的熒光結構模糊、發(fā)虛。原因是大多數生物學標本是層次區(qū)別的重疊結構(如耳蝸基底膜。其實是外毛細胞 、多種支持細胞 、神經纖維等組成的空間結構),,在普通光學顯微鏡下聚焦平面的變化, 會表現出不同的形態(tài)。假若熒光標記的結構在不同層次上都有分布,且重疊在一起,反射熒光顯微鏡(epifluorescent microscope)不僅從焦平面上收集光量,而且來自焦平面上方或下方的散射熒光也被物鏡所接收,熒光顯微鏡的光學分辨率就要大大降低 。
在傳統(tǒng)光學顯微鏡基礎上,激光掃描共聚焦顯微鏡用激光作為光源,采用共軛聚焦原理和裝置,并利用計算機對所觀察的對象進行數字圖像處理觀察、分析和輸出。 其特點是可以對樣品進行斷層掃描和成像,進行無損傷觀察和分析細胞的三維空間結構。 同時,利用免疫熒光標記和離子熒光標記探針,該技術不僅可觀察固定的細胞、組織切片,還可以對活細胞的結構、分子、離子及生命活動進行實時動態(tài)觀察和檢測,在亞細胞水平上觀察諸如 Ca2+,pH 值,膜電位等生理信號及細胞形態(tài)的變化,成為形態(tài)學、分子細胞生物學、神經科學、藥理學、遺傳學等領域中新一代強有力的研究工具,極大地豐富了人們對細胞生命現象的認識。
二、激光共聚焦顯微鏡結構
激光共聚焦掃描顯微鏡(Confocal laser scanning microscope,CLSM)用激光作掃描光源,逐點、逐行、逐面快速掃描成像,掃描的激光與熒光收集共用一個物鏡,物鏡的焦點即掃描激光的聚焦點,也是瞬時成像的物點。系統(tǒng)經一次調焦,掃描限制在樣品的一個平面內。調焦深度不一樣時,就可以獲得樣品不同深度層次的圖像,這些圖像信息都儲于計算機內,通過計算機分析和模擬,就能顯示細胞樣品的立體結構。
在結構配置上,激光掃描共聚焦顯微鏡除了包括普通光學顯微鏡的基本構造外,還包括激光光源、掃描裝置、檢測器、計算機系統(tǒng) (包括數據采集、處理、轉換、應用軟件)、圖像輸出設備、光學裝置和共聚焦系統(tǒng)等部分。由于該儀器具有高分辨率、高靈敏度、“光學切片”(Optical sectioning)、三維重建、動態(tài)分析等優(yōu)點,因而為基礎醫(yī)學與臨床醫(yī)學的研究提供了有效手段。此外,CLSM 對熒光樣品的觀察具有明顯的優(yōu)勢,只要能用熒光探針進行標記的樣品就可用其觀察。
激光共聚焦掃描顯微鏡既可以用于觀察細胞形態(tài),也可以用于細胞內生化成分的定量分析、光密度統(tǒng)計以及細胞形態(tài)的測量, 配合焦點穩(wěn)定系統(tǒng)可以實現長時間活細胞動態(tài)觀察。
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