活细胞高速激光共聚焦原理及应用-2014-1-8
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生物技术研究室 颜次慧 2Байду номын сангаас14-1-8
活细胞动态观察 科研角度 能够连续观察细胞及分子水 平的动态变化，阐明机制， 更能说明问题 既能满足高分辨，又能够满 足时间分辨要求比较高的实 验 实验简单化，操作步骤少， 数据信息充足
静态成像 需要大量样品、时间点，样品的 差异化问题，出现假阳性结果 无法做时间分辨比较高的实验， 以及对细胞或分子实时动态三维 观察 实验设计复杂，步骤多，数据信 息少
EMCCD
CCD芯片接收光信号并 将其转换为电信号，这 一过程系统会产生一定 的电子噪声
电子信号经芯片上的增
益寄存器可放大至1000
倍
3. 多维共聚焦成像
3D: XYT 、 XYZ
4D: XYZT 、XYZ
5D: XYZ T 6D: XYZ TP
4. 多视野观察
XY电动平台
Single Image Field ~ 20 Cells 2x2 Montage ~ 80 Cells 3x3 Montage ~ 180 cells
增加了实验数据的样本量
5. Z轴防漂移
Z轴零漂移系统
Cover Glass:170um
785nm Laser for auto Focus ZDC
Glass bottom dish
探测单元
CO2
温度
◦ 顶部加热 ◦ 载物台加热 ◦ 物镜加热
应用范围
实验过程
目标：在最大程度保证生物活性的前提下获得真实的连
续动态影像
要求：尽可能减少外界因素对生理功能的影响，把光毒
性和光漂白减少到最低，尽可能降低激发光强度，所以 荧光信号非常微弱
二、活细胞观察的革命性技术
高速活细胞转盘式激光共聚焦显微镜 活细胞工作站
点扫描激光共聚焦
双转盘式扫描激光共聚焦
发生的信号传导、蛋白表达、囊泡运动、细胞动力学、 细胞与粒子之间的相互作用及生理学行为。
1. 减少光毒性和光漂白
单光子探测器 Andor iXon
探测极微弱信号，显著减少活细 胞光漂白以及光毒性损伤
2. 先进的片上增益技术
Electron Multiplying CCD (EMCCD)
CCD
1. 共聚焦扫描单元 2. 单光子探测器 3. Z轴防漂移
4. 显微镜用活细胞CO2培养室
5. 高精度XY电动平台 6. 激光光源、激光耦合系统 7. 高速压电陶瓷Z轴马达 8. 研究及倒置荧光显微镜 9. 系统软件
主要用于长时间观察并记录荧光标记的活细胞和固定
细胞/组织的共聚焦图像，进而分析细胞内或细胞间
活细胞动态观察 科研角度 能够连续观察细胞及分子水 平的动态变化，阐明机制， 更能说明问题 既能满足高分辨，又能够满 足时间分辨要求比较高的实 验 实验简单化，操作步骤少， 数据信息充足
静态成像 需要大量样品、时间点，样品的 差异化问题，出现假阳性结果 无法做时间分辨比较高的实验， 以及对细胞或分子实时动态三维 观察 实验设计复杂，步骤多，数据信 息少
EMCCD
CCD芯片接收光信号并 将其转换为电信号，这 一过程系统会产生一定 的电子噪声
电子信号经芯片上的增
益寄存器可放大至1000
倍
3. 多维共聚焦成像
3D: XYT 、 XYZ
4D: XYZT 、XYZ
5D: XYZ T 6D: XYZ TP
4. 多视野观察
XY电动平台
Single Image Field ~ 20 Cells 2x2 Montage ~ 80 Cells 3x3 Montage ~ 180 cells
增加了实验数据的样本量
5. Z轴防漂移
Z轴零漂移系统
Cover Glass:170um
785nm Laser for auto Focus ZDC
Glass bottom dish
探测单元
CO2
温度
◦ 顶部加热 ◦ 载物台加热 ◦ 物镜加热
应用范围
实验过程
目标：在最大程度保证生物活性的前提下获得真实的连
续动态影像
要求：尽可能减少外界因素对生理功能的影响，把光毒
性和光漂白减少到最低，尽可能降低激发光强度，所以 荧光信号非常微弱
二、活细胞观察的革命性技术
高速活细胞转盘式激光共聚焦显微镜 活细胞工作站
点扫描激光共聚焦
双转盘式扫描激光共聚焦
发生的信号传导、蛋白表达、囊泡运动、细胞动力学、 细胞与粒子之间的相互作用及生理学行为。
1. 减少光毒性和光漂白
单光子探测器 Andor iXon
探测极微弱信号，显著减少活细 胞光漂白以及光毒性损伤
2. 先进的片上增益技术
Electron Multiplying CCD (EMCCD)
CCD
1. 共聚焦扫描单元 2. 单光子探测器 3. Z轴防漂移
4. 显微镜用活细胞CO2培养室
5. 高精度XY电动平台 6. 激光光源、激光耦合系统 7. 高速压电陶瓷Z轴马达 8. 研究及倒置荧光显微镜 9. 系统软件
主要用于长时间观察并记录荧光标记的活细胞和固定
细胞/组织的共聚焦图像，进而分析细胞内或细胞间