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閱讀：61發(fā)布時(shí)間：2026-2-23
哪款研究型顯微鏡適合我呢？
相信無(wú)論你是為實(shí)驗(yàn)室采購(gòu)一款顯微鏡或者為實(shí)驗(yàn)選擇成像設(shè)備，這都是首要考慮的問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要介紹了選擇光學(xué)研究型顯微鏡應(yīng)考慮的主要因素。
光學(xué)顯微鏡通常是生命科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的核心設(shè)備之一。從明場(chǎng)到熒光成像，再到活細(xì)胞成像等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域中，顯微鏡的配置和功能都是至關(guān)重要的。
本文簡(jiǎn)要地介紹了相關(guān)的顯微鏡功能，并圍繞著選擇一款研究型顯微鏡應(yīng)考慮的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了概述。
您研究哪種類型的樣本？
圖 1：左圖：載玻片用于放置固定樣品，例如，組織切片。右圖：細(xì)胞培養(yǎng)用培養(yǎng)皿。
選擇研究型顯微鏡時(shí)，首要應(yīng)考慮的是：要研究的樣本類型。如果需要研究放在薄載玻片上的固定樣品（如組織切片，細(xì)胞爬片），您可以選擇正置顯微鏡。活細(xì)胞則對(duì)顯微鏡提出了特殊的功能要求，因?yàn)檫@些活細(xì)胞需要細(xì)胞培養(yǎng)液，因此需要較大的培養(yǎng)容器。
只有物鏡朝上、聚光鏡位于樣本之上的倒置顯微鏡，才能提供活細(xì)胞成像必需的足夠空間，此外，下方的物鏡更容易靠近貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞。同時(shí)，倒置顯微鏡能夠保持良好的對(duì)細(xì)胞的可接觸性，例如，添加顯微操作器。
此外，活細(xì)胞生存還需要適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，其中，溫度和 CO2 濃度都必須控制在特定水平，必須配備相應(yīng)控制器的培養(yǎng)系統(tǒng)才能滿足這項(xiàng)要求。
圖 2：左圖：正置顯微鏡的特征是：物鏡朝下，聚光鏡位于樣本之下。右圖：在一臺(tái)倒置顯微鏡上，這項(xiàng)設(shè)置反過(guò)來(lái)會(huì)為用戶提供更多的空間，并確保物鏡靠近樣本。
您的樣本尺寸如何呢？
顯微鏡樣本尺寸包括：長(zhǎng)度、寬度和高度。鑒于組織切片等樣本僅在 X、Y 軸上成像，還有些應(yīng)用領(lǐng)域需要在 Z 軸上獲取圖像。要實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的三維成像，建議配備電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器，其能夠引導(dǎo)樣本逐步穿過(guò)焦點(diǎn)。成像軟件應(yīng)能夠重建單幅圖像，以實(shí)現(xiàn)三維觀察。
針對(duì)活細(xì)胞，必須考慮尺寸、時(shí)間。在這種情況下，系統(tǒng)穩(wěn)定性則變成了另一個(gè)重要特征。由于圖像獲取期間的溫度變化會(huì)對(duì)成像系統(tǒng)造成影響，因而必須采取有效的防范措施。自動(dòng)對(duì)焦調(diào)整，例如，Adaptive Focus Control (AFC) 能夠彌補(bǔ)這些溫度升高造成的影響，并始終定位預(yù)定義焦點(diǎn)。
圖 3：在長(zhǎng)期延時(shí)圖像獲取過(guò)程中，Adaptive Focus Control (AFC) 能夠自動(dòng)穩(wěn)定顯微鏡焦點(diǎn)。如果攜帶樣本的蓋玻片因熱活動(dòng)等原因而發(fā)生位置變化，那么，傳感器能夠檢測(cè)到 LED 光束 (850 nm) 的移動(dòng)情況。
哪種反差觀察法于您的樣本呢？
運(yùn)用反差度較低的顯微鏡觀察大部分細(xì)胞，尤其是動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，無(wú)法觀察到細(xì)節(jié)。此時(shí)，研究人員必須采用反差觀察法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。相差 (PH) 和微分干涉相差 (DIC) 能夠控制光束穿過(guò)樣本以增加反差，此外，您也可以用熒光染料對(duì)其進(jìn)行染色（免疫熒光法），從而分別使用熒光蛋白進(jìn)行觀察。
根據(jù)反差觀察法，顯微鏡需要特殊設(shè)備；例如，相差觀察法需要特殊的物鏡，而 DIC 則需采用切入光路的特殊棱鏡。針對(duì)熒光顯微鏡，需要配備特殊的濾光塊，確保適當(dāng)長(zhǎng)度的光波能夠抵達(dá)并退出樣本。
圖 4：利用不同的反差觀察法獲取不同系列的神經(jīng)元細(xì)胞。從左到右依次為：明場(chǎng)、DIC、相差、熒光
光源如何呢？
反差觀察法的選擇也決定了光源。利用鹵素?zé)艋?LED 照明裝置可以為常規(guī)明場(chǎng)顯微檢測(cè)、相差和 DIC 觀察法提供透射光照明，還可以使用 LED 照明裝置或借助汞、氙或汞金屬鹵化物燈進(jìn)行熒光顯微檢測(cè)。
您是否需要記錄或發(fā)布檢測(cè)結(jié)果？
如果您需要給樣本拍照或進(jìn)行活細(xì)胞成像，則需要一臺(tái)數(shù)碼顯微鏡照相機(jī)，尤其在熒光活細(xì)胞成像時(shí)，推薦運(yùn)用靈敏的照相機(jī)減少造成細(xì)胞受損的激發(fā)光數(shù)量。除了*的 CCD 和 EMDDC照相機(jī)之外，如今，sCMOS 照相機(jī)也因其高量子效率和采集速度而在相關(guān)領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。
此外，大視場(chǎng) (FOV) 有助于更迅速地尋找感興趣區(qū)域，同時(shí)，成像的細(xì)胞數(shù)量也將進(jìn)一步增加?，F(xiàn)代化研究顯微鏡的特征包括：照相機(jī)端口搭載19mm 視場(chǎng)，后者與 19mm sCMOS 照相機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)匹配。
視頻：19mm 視場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)
通常，僅為樣本拍照是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為此，簡(jiǎn)單易用的成像和分析軟件有助于獲取定量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)分析。
您是否要在顯微鏡上進(jìn)行細(xì)胞操作？
近幾年來(lái)，對(duì)樣本進(jìn)行光操作已經(jīng)變得非常普遍。這項(xiàng)技術(shù)意味著，研究人員不僅能夠觀察到活細(xì)胞，而且還可以借助光對(duì)其進(jìn)行處理。例如，熒光漂白恢復(fù) (FRAP) 有助于解密復(fù)雜的動(dòng)態(tài)細(xì)胞過(guò)程。對(duì)于這些光操作技術(shù)，通常需要采用額外的光源，后者必須集成到顯微鏡的光路之中。
徠卡顯微系統(tǒng)的無(wú)限遠(yuǎn)光路接口是一項(xiàng)通用型解決方案，能夠?qū)㈩~外的光源接入顯微鏡光路之中，而且不會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量造成影響，例如，F(xiàn)RAP、光轉(zhuǎn)換、光消融或光遺傳學(xué)等。運(yùn)用適當(dāng)?shù)倪m配器，研究人員甚至可以連接自制的設(shè)備。
圖 5：Leica WF FRAP 模塊（左圖的黑盒子）可以通過(guò)Infinity無(wú)限遠(yuǎn)接口與倒置研究型顯微鏡 Leica DMi8 相連
您的采購(gòu)預(yù)算是多少？
如果您是需要購(gòu)置顯微鏡，還需考慮一個(gè)重要問(wèn)題：您手里有多少資金可以用于購(gòu)置顯微鏡。有些顯微鏡供應(yīng)商常常會(huì)提供適用于特殊應(yīng)用領(lǐng)域的固定配置。然而，您無(wú)需為一切用不到的固定配置組件“買單"。這就是自由配置組件固定配置顯微鏡系統(tǒng)的原因所在。
此外，隨著時(shí)間的推移，您對(duì)顯微鏡的要求可能會(huì)發(fā)生變化。在這種情況下，一個(gè)可以升級(jí)的系統(tǒng)將具備特殊優(yōu)勢(shì)，而預(yù)定義和固定配置將會(huì)使應(yīng)用領(lǐng)域受到限制?？缮?jí)性為您日益變化的需求提供了自由和靈活性。
綜合考慮以上因素，模塊化顯微鏡平臺(tái)，例如，Leica DMi8，能夠令研究人員在研究初期擁有一臺(tái)能夠負(fù)擔(dān)得起的顯微鏡系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)隨著未來(lái)需求的變化，還可以升級(jí)和*。
圖 6：由于 Leica DMi8 具有模塊性，因此，它可以依據(jù)研究人員的需求予以配置。此外，如果未來(lái)的要求有所變化，這臺(tái)顯微鏡亦可升級(jí)。
誰(shuí)將使用這臺(tái)顯微鏡？
顯微鏡的用戶范圍很廣，層次不一，尤其在高校中，顯微鏡的用戶既有富有經(jīng)驗(yàn)的“老手"，亦有毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)的“新手小白"。因此，一個(gè)簡(jiǎn)單易用的顯微鏡系統(tǒng)搭載一款直觀軟件，例如，Leica Application Suite X (LAS X)，有助于確保用戶快速入門，并迅速獲取數(shù)據(jù)。例如，面向工作流程的設(shè)計(jì)、圖像分析向?qū)б约巴鈬O(shè)備無(wú)縫集成到系統(tǒng)之中，這些優(yōu)勢(shì)都會(huì)簡(jiǎn)化您的工作。
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