光學顯微鏡觀察方式大盤點：熒光
 

一、熒光（Fluorescence，FL）

熒光是一種光致發光現象。人類發現光致發光（熒光、磷光）現象的歷史非常久遠，在20世紀90年代隨著科學家將綠色熒光蛋白（GFP）成功的在細胞中表達出來后，熒光觀察方式在生物學的顯微研究中得到廣泛應用，目前熒光顯微鏡已成為各實驗室的標配成像設備。
 

明美多重熒光掃描儀MES200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的光線，然后再發射出更長波長的光線，這種分子稱為熒光團，這種光致發光現象稱為熒光現象。光譜波長從短到長，顏色分別是“紫外-紫-藍-綠-黃/橙-紅-紅外”，短波長激發可以激發長波長發射，比如紫外激發藍色發射，藍光激發綠色發射。

 

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染技術，將熒光團結合到目標組織或細胞器等結構上，再用熒光顯微鏡激發觀察，從而實現高特異性、高靈敏度觀察。

 

（2）關鍵部件

熒光觀察需要一個特殊的模塊，用于提供熒光激發和發射光過濾，通常稱為熒光臂或熒光模塊，內含兩個關鍵部件：熒光光源和激發塊。另外效果還會受到熒光臂視場光闌等細節設計影響。

 

①熒光光源：用于提供熒光激發光，核心規格是光譜特征波長，要求能覆蓋染料的激發特征波長，并提供足夠光強。汞燈、氙燈、金屬鹵素燈、LED熒光光源都能滿足核心規格，目前在開關性能、使用壽命、光強可控性和免維護等方面比較有優勢的是LED熒光光源，如明美的MG-120四通道光源。
 

明美LED熒光光源

 

②熒光激發塊：一組激發塊由激發濾光片、發射濾光片和二向分光鏡組成，一臺熒光顯微鏡可能有多組激發塊，作用是篩選特定的激發光和發射光，透過目標熒光信號。核心規格是光譜波長參數，其波長參數與熒光染料匹配度會影響熒光觀察效果，匹配不佳會帶來更多背景雜訊、更低的信噪比。

 

激發塊：包含激發濾光片、發射濾光片、二向分光鏡

 

③熒光臂/熒光模塊：用來安裝熒光光源和激發塊的載體，核心規格是通道數和光源接口，影響配件適配和擴展性。傳統設計采用轉盤式熒光模塊，通道數較多，可以自主升級替換激發塊，帶光源接口，需要搭配熒光光源燈箱使用，另外會有視場光闌、孔徑光闌，以便調中燈箱等操作。

 

明美六孔轉盤式熒光模塊，適配四大品牌

 

明美數顯LED熒光模塊相當于傳統熒光臂加上熒光光源的組合，其熒光光源采用內置設計，熒光波長和激發塊聯動切換，并提供數顯屏幕直觀呈現光強和通道信息，尺寸小巧使用方便，有正置、倒置和體視三種形態，適配四大品牌主流無限遠光學顯微鏡。

 

數顯LED熒光模塊（激發塊與光源集成）

 

（3）成像特點

熒光觀察成像特征是暗背景和熒光色的目標信號，這帶來了3大應用優勢。

①高特異性和高靈敏度：可以特異性標記微小的細胞結構、分子、基因、蛋白、化合藥物等。

②多通道檢測：可標記多種染料用于指示不同部位實現多通道成像，適合研究復雜生物系統的相互作用。

③適用范圍廣：可實現活體、離體、標記、自發等多種方式的熒光成像，對樣本限制較少。

 

（4）主要應用

①生物學研究：包括細胞和亞微觀細胞結構、細胞生理、動物生理病理（研究）等。

 

倒置熒光顯微鏡MF52-N拍攝的多色熒光標記的神經細胞
 

華中科技大學章慧平教授課題組用MZX81拍攝的斑馬魚，用于ESS論文
 

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

 

FISH檢測
 

③產業應用：材料（礦物、紡織、紙張等）成分檢測、藥品檢測等。

 

熒光觀察：體視熒光顯微鏡MZX81檢測朱墨時序

 

（5）相關產品
 

①正置熒光顯微鏡

產品：MF23/MF31/MF43-N
 

MF43-N                                                 MF23                                                     MF31
 

• 模塊化設計，使用LED光源，壽命長亮度高，使用便捷

• 可配置半復熒光級別以上高透物鏡，熒光透過率更高

• 可應用在FISH領域、FRET領域、CTC檢測領域

 

②倒置熒光顯微鏡：

產品：MF52-N/MIX60-FL/MF53-N/MCS21

MF53-N                               MF52-N                               MIX60-FL                                   MCS21
 

• 標配明場、相差、熒光成像觀察方式

• 熒光模塊化設計，使用LED光源，壽命長亮度高，使用便捷

• 適用于熒光標記的活細胞成像觀察

 

③體視熒光顯微鏡

產品：MZX81/MZX100/MZX200
 

MZX100                                            MZX81                                           MZX200
 

• 配置明場與熒光照明模塊

• 無限遠獨立平行雙光路系統，成像具有立體感，升級更方便

• 適用于模式生物熒光成像、胚胎操作成像等場景

 

④熒光數字切片掃描

產品：多重熒光數字切片掃描儀MES200
 

   
 

• 配備8熒光通道，可實現1-5片式明場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熒光標記全景掃描等場景