一、荧光(Fluorescence,FL)
荧光是一种光致发光现象。人类发现光致发光(荧光、磷光)现象的历史非常久远,在20世纪90年代随着科学家将绿色荧光蛋白(GFP)成功地在细胞中表达出来后,荧光观察方式在生物学的显微研究中得到广泛应用,目前荧光显微镜已成为各实验室的标配成像设备。
某些分子能吸收特定波长的光线,然后再发射出更长波长的光线,这种分子称为荧光团,这种光致发光现象称为荧光现象。光谱波长从短到长,颜色分别是“紫外-紫-蓝-绿-黄/橙-红-红外”,短波长激发可以激发长波长发射,比如紫外激发蓝色发射,蓝光激发绿色发射。在荧光显微镜中,通常使用荧光染料或转染技术,将荧光团结合到目标组织或细胞器等结构上,再用荧光显微镜激发观察,从而实现高特异性、高灵敏度观察。荧光观察需要一个特殊的模块,用于提供荧光激发和发射光过滤,通常称为荧光臂或荧光模块,内含两个关键部件:荧光光源和激发块。另外效果还会受到荧光臂视场光阑等细节设计影响。①荧光光源:用于提供荧光激发光,核心规格是光谱特征波长,要求能覆盖染料的激发特征波长,并提供足够光强。汞灯、氙灯、金属卤素灯、LED荧光光源都能满足核心规格,目前在开关性能、使用寿命、光强可控性和免维护等方面比较有优势的是LED荧光光源,如明美的MG-120四通道光源。②荧光激发块:一组激发块由激发滤光片、发射滤光片和二向分光镜组成,一台荧光显微镜可能有多组激发块,作用是筛选特定的激发光和发射光,透过目标荧光信号。核心规格是光谱波长参数,其波长参数与荧光染料匹配度会极大影响荧光观察效果,匹配不佳会带来更多背景杂讯、更低的信噪比。③荧光臂/荧光模块:用来安装荧光光源和激发块的载体,核心规格是通道数和光源接口,影响配件适配和扩展性。传统设计采用转盘式荧光模块,通道数较多,可以自主升级替换激发块,带光源接口,需要搭配荧光光源灯箱使用,另外会有视场光阑、孔径光阑,以便调中灯箱等操作。明美数显LED荧光模块相当于传统荧光臂加上荧光光源的组合,其荧光光源采用内置设计,荧光波长和激发块联动切换,并提供数显屏幕直观呈现光强和通道信息,尺寸小巧使用方便,有正置、倒置和体视三种形态,适配四大品牌主流无限远光学显微镜。荧光观察成像特征是暗背景和荧光色的目标信号,这带来了3大应用优势。①高特异性和高灵敏度:可以特异性标记微小的细胞结构、分子、基因、蛋白、化合药物等。②多通道检测:可标记多种染料用于指示不同部位实现多通道成像,适合研究复杂生物系统的相互作用。③适用范围广:可实现活体、离体、标记、自发等多种方式的荧光成像,对样本限制较少。①生物学研究:包括细胞和亚微观细胞结构、细胞生理、动物生理病理(研究)等。倒置荧光显微镜MF52-N拍摄的多色荧光标记的神经细胞华中科技大学章慧平教授课题组用MZX81拍摄的斑马鱼,用于ESS论文②医疗诊断:原位荧光杂交技术(FISH)HER-2检测癌症、呼吸道病毒检测、真菌镜检等。③产业应用:材料(矿物、纺织、纸张等)成分检测、药品检测等。
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