激光共聚焦显微镜应用于本科生的实验教学设计

激光共聚焦显微镜等大型仪器的实验教学是实现“新工科”建设的重要推动力,然而目前针对本科生的大型仪器教学却未得到有效普及。通过选取适合于本科生实践操作的微生物荧光染色观察实验以及基于“雨课堂”进行线上线下教学,发挥激光共聚焦显微镜可视化强的特点,激发本科生的求知欲望和探索热情,增强学生的主观能动性,促进以教师为主导向以学生为中心的教学模式转变。实践教学表明,易于操作、可视化强的实验方案有助于学生理解和掌握激光共聚焦显微镜相关的基础知识和未来应用,拓宽学生的知识面和科研视野,提高本科生的实践创新能力。

激光扫描共聚焦显微镜辅助诊断诺卡菌性角膜炎1例

患者,女,57岁,因无明显诱因出现右眼异物感、视力下降1个月余,于2020年1月至成都东区爱尔眼科医院就诊后收治入院。否认糖尿病病史。患者曾于外院诊断为角膜炎,于10 d前在外院行角膜激光扫描共聚焦显微镜检查,报告发现菌丝,给予常规抗细菌治疗无效转至本院就诊。眼科检查:视力右眼0.02(-2.00 DS/-0.50 DC×90°=0.15),左眼0.08(-3.50 DS/-2.00 DC×90°=1.0);右眼眼压12.4 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),左眼眼压15.9 mmHg;右眼结膜混合充血(+),角膜中央瞳孔区可见一直径约2 mm灰白色圆形浸润灶,溃疡达浅基质层,溃疡底部较清洁,可见2个灰白色隆起针尖状病变(图1A),角膜中央直径2 mm荧光素钠染色阳性(图1B),右眼KP(-),Tyndall征(-),晶状体透明,玻璃体和视网膜未见明显异常。左眼前后节均未见明显异常。患者空腹血糖12.38 mmol/L。入院后立即行角膜刮片细胞学检查和细菌、真菌微生物培养,结果均为阴性。激光扫描共聚焦显微镜(HRT3,德国海德堡公司)检查在角膜浅基质层可见纤细分支、略微弯曲的高反光丝状结构,初次报告为“菌丝”(图2)。

反射式共聚焦激光扫描显微镜在会阴色素减退性疾病中的应用

目的探讨反射式共聚焦激光扫描显微镜(reflectance confocal microscopy,RCM)在会阴色素减退性疾病中的应用价值。方法回顾性分析2018年1月—2021年12月就诊于新疆维吾尔自治区人民医院皮肤科37例患者会阴色素减退性疾病的临床、RCM及组织病理学特征。结果37例患者中白癜风15例,硬化性苔藓13例,无色素痣2例,神经性皮炎4例,皮脂腺异位1例,非特异性炎症后色素减退2例。37例患者的皮损在RCM检测的同一部位进行组织病理检查,诊断均符合RCM。结论RCM有助于会阴色素减退性疾病的诊断及鉴别诊断,对白癜风及硬化性苔藓的分期也有辅助作用。

超高分辨率激光扫描共聚焦显微镜的成像技术与应用

超高分辨率激光扫描共聚焦显微镜在生命科学研究领域中的应用日益广泛。该文以Zeiss LSM 880 Airyscan with STEDYCON超分辨率激光共聚焦显微镜为例,介绍了Airyscan技术和基于受激发射现象的超分辨技术(STED)的原理、应用和参数设置,以期能够为科研工作者究竟采用哪种模式进行图像采集提供参考,以获得最佳的成像效果。

眼表综合分析仪联合角膜激光共聚焦显微镜检查对睑缘炎相关性角结膜病变45例的价值

目的应用眼表综合分析仪和角膜激光共聚焦显微镜(IVCM),探讨睑缘炎相关性角结膜病变(BKC)病人角膜细胞密度和眼表功能的变化及与蠕形螨感染的关系。方法选取2020年9月至2022年3月就诊于沧州市中心医院的45例BKC病人为观察组,同期的健康志愿者45例为对照组。根据观察组是否感染蠕形螨,分为蠕形螨感染组和未感染组。对所有研究对象使用眼表综合分析仪和IVCM进行检查,收集观察组和对照组的非侵入式平均泪膜破裂时间(NITBUTav)、非侵入式首次泪膜破裂时间(NIBUTf)、角膜荧光素染色(FL)评分、泪液分泌试验(SⅠt)、蠕形螨感染情况和角膜细胞密度。Pearson相关性分析蠕形螨感染数量与病人角膜细胞密度及眼表功能的相关性。结果观察组的NITBUTav[(6.31±2.95)s比(14.85±3.88)s]和NIBUTf[(4.65±2.03)s比(11.88±3.14)s]低于对照组,FL评分高于对照组(P<0.05)。观察组蠕形螨感染阳性率高于对照组,中央角膜浅基质层的细胞密度低于对照组(P<0.05)。观察组下方角膜基底细胞层和浅基质层的细胞密度低于对照组(P<0.05)。蠕形螨感染组的FL评分高于未感染组,下方角膜基底细胞层、浅基质层和中央角膜浅基质层的细胞密度低于未感染组(P<0.05)。蠕形螨感染数量与BKC病人下方角膜基底细胞层、浅基质层和中央角膜浅基质层的细胞密度呈负相关,与FL评分呈正相关(均P<0.05)。结论眼表综合分析仪联合IVCM可对BKC病人的眼表损害进行综合评价;BKC病人下方角膜基底细胞层、浅基质层和中央角膜浅基质层的细胞密度降低,FL评分增加,与蠕形螨感染数量增多有关。

激光共聚焦显微镜样本制备在研究生实验教学中的应用

激光共聚焦显微镜是一种多功能、高分辨率、高效率的光学设备,在植物细胞结构中通过荧光探针标记相关基因,获得清晰的亚细胞定位信息,如细胞膜、细胞器等结构。以烟草为实验材料,在研究生实验教学中利用LSCM880激光扫描共聚焦显微镜观察烟草下表皮细胞,通过优化样本制作,最终获取清晰的图片。通过实验教学,学生掌握激光共聚焦显微镜的原理、样品制备及操作步骤,提高理论知识与实践操作相结合的能力,加强其对激光共聚焦显微镜的掌握及运用。

活体激光共聚焦显微镜观察蠕形螨感染与麦粒肿关系的临床研究

目的 采用活体激光共聚焦显微镜(IVCM)观察麦粒肿和霰粒肿患者眼部蠕形螨感染情况,为分析蠕形螨感染对麦粒肿发生的影响提供参考依据。方法 选取2022年6—12月在上海爱尔眼科医院就诊为霰粒肿的患者45例(45眼)称霰粒肿组及无霰粒肿史的麦粒肿患者45例(45眼)称麦粒肿组。每位患者采取活体激光共聚焦显微镜观察患眼睑缘蠕形螨感染情况,上下睑缘选取累及所在位置8个毛囊、8个睑板腺。以蠕形螨检出≥3只为阳性、1≤蠕形螨<3只为可疑阳性、未检出为阴性。结果 活体激光共聚焦显微镜下,麦粒肿组和霰粒肿组蠕形螨感染阳性率分别为73.30%(33眼)、44.44%(20眼),可疑阳性率为31.11%(14眼)、11.10%(5眼),阴性率为15.60%(7眼)、24.44%(11眼);麦粒肿组阳性感染率明显高于霰粒肿组,差异具有统计学意义(P=0.013)。结论 与霰粒肿患者相比,麦粒肿患者的蠕形螨感染率更高,蠕形螨感染可能亦是麦粒肿发生的致病因素之一。

高内涵分析系统联合激光扫描共聚焦显微镜观察细胞间隧道纳米管

目的隧道纳米管(tunneling nanotubes,TNTs)是存在于细胞间的膜管样结构,具有直接且远距离的生物信息交换功能。TNTs因结构易破坏、存在时间短以及形成后不稳定,故观察其动态形成与功能存在一定难度。而本研究采用高内涵分析系统(HCA)联合激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)尝试观察TNTs形成的动态过程及其对囊泡物质的转运功能。方法荧光探针标记人肺腺癌A549及顺铂耐药A549/DDP细胞,分别利用HCA观察TNTs形成过程、LSCM观察TNTs三维结构、HCA联合LSCM分析TNTs囊泡物质转运功能。结果同种肿瘤细胞(A549或A549/DDP)间、不同亚型肿瘤细胞(A549与A549/DDP)间均可形成TNTs结构;与A549细胞相比,A549/DDP细胞间TNTs结构长且粗、形成指数高(A549和A549/DDP细胞TNTs长度、直径和形成指数分别为14.71μm、2.27μm、4和25.44μm、2.59μm、11);肿瘤细胞间通过细胞接触-膜融合-细胞反向易位-胞膜融合区拉长变细,以及细胞膜凸起-膜凸起丝状伪足样拉长-膜凸起与其他细胞膜/膜凸起融合两种方式形成TNTs;TNTs囊泡转运功能具有双向性,囊泡转运速率及数量因转运阶段和供体细胞不同而存在差异,A549/DDP细胞向A549细胞进行囊泡转运过程中表现为囊泡转运速率初始快、末期慢,A549作为供体细胞向受体A549/DDP细胞转运的囊泡数量和比例高于A549/DDP作为供体细胞的反向转运。结论HCA联合LSCM可有效观察、分析TNTs动态形成过程及囊泡物质转运功能。

活体激光扫描共聚焦显微镜在睑缘蠕形螨检查中的应用

目的 对比活体激光扫描共聚焦显微镜(IVCM)与传统的光学显微镜对睑缘蠕形螨的检出阳性率,评价其临床应用价值。方法 收集2020年10月—2021年2月期间就诊于中国中医科学院西苑医院眼科门诊的患者93例(186只眼)。对同一患者分别使用IVCM法与光学显微镜法检测蠕形螨感染情况,记录不同方法检测出的蠕形螨的阳性率、漏诊率和检出蠕形螨数量的分布情况,比较光学显微镜检查法检测上、下睑缘的检出率。结果 (1)阳性率:2种方法检测蠕形螨均为阴性的患者8例(8.60%)。IVCM检测阳性83例(89.25%),高于光学显微镜检测阳性的56例(60.22%),差异有统计学意义(χ^(2)=20.755,P=0.000)。(2)上、下睑缘检出蠕形螨阳性率:光学显微镜法检出上、下睑蠕形螨均为阳性或均为阴性的患者84例(90.32%),不一致的患者9例(9.68%)。(3)漏诊率:IVCM法漏诊3例(3.23%),低于光学显微镜法漏诊24例(25.81%),差异有统计学意义(χ^(2)=19.107,P=0.000)。(4)蠕形螨数量的分布情况:2种检查方法检xu出不同数量蠕形螨的分布情况比较,差异有统计学意义(χ^(2)=42.809,P=0.000);对于同一患者IVCM法计数结果高于光学显微镜法2倍以上的患者达73例(86.90%)。结论 与传统光学显微镜法比较,IVCM对睑缘蠕形螨的检出的阳性率更高,漏诊率更低,定量更为准确,具有一定的临床应用价值。

针孔参数优化对激光扫描共聚焦显微镜荧光成像的影响

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)是一种高分辨率的光学成像仪器,它利用“共轭成像”原理,获得的图片质量远超于普通荧光显微镜。LSCM有两组功能不同的针孔,即照明针孔和探测针孔,这是实现“共轭成像”的关键。由于照明针孔的大小和位置一般是固定的,LSCM主要通过调节探测针孔的大小来获得高质量的成像图片。然而,很多使用者对于LSCM中针孔大小与荧光成像质量的关联缺乏了解。因此,本文阐述了针孔在LSCM中的作用原理及其与显微镜分辨率的关系,并通过小鼠脊髓腹侧白质中的免疫荧光成像分析,发现针孔参数优化对提高LSCM荧光成像质量具有显著影响。这一发现将为LSCM成像分析提供重要参考。

激光共聚焦扫描显微镜载样台改造及使用

激光共聚焦扫描显微镜已经成为了生物科学研究中不可或缺的大型高端光学成像仪器。但由于生物样品来源和类型丰富,而购置的激光共聚焦显微镜单一形式载样台不能满足各类生物学样品的使用。本工作在Leica TCS SP8激光共聚焦显微镜载样台的基础上,设计了一种能够避免原装载样台造成物镜撞击载物台并且能够更好的适应生物科研中各类成像样本的新载样台。改造结果显示更换载样台后,极大的降低了载物台撞显微镜物镜的概率,避免了显微镜物镜的损伤和因载样台的限制而不能进行成像造成样本的浪费,并且更加方便显微镜的日常使用。该次载样台改造的尝试为国内其他科研平台或仪器制造商提供了设计一种更好适应不同样品和物镜友好样品台的思路,具有很大的实用价值和借鉴意义。

尼康共聚焦显微镜使用的大数据分析

激光共聚焦显微镜是目前最精密的光学成像仪器,是生命领域重要的研究工具。兰州大学生命科学研究实验中心的尼康共聚焦显微镜两年多时间工作了1万多小时,获取了大量的观测数据。对使用记录的分析表明,仪器在每天上午9点到晚上22点处于饱和工作状态,只有在寒假期间有所降低,说明了全天候开放使用的必要性。观测结果分析得到了很多有价值的信息,例如,488 nm和561 nm激光器使用率都超过了三分之一,单激光和双激光观测占比分别是72%和24%,高灵敏检测通道使用率接近90%等。综合这些信息,可以为共聚焦显微镜的管理和培训提供科学的依据。

激光共聚焦显微镜测量表面粗糙度的探究

介绍了利用激光共聚焦显微镜对不同粗糙度标准样块表面进行粗糙度测量时,各试验参数对测量结果的影响.对于标准样块,测得的面粗糙度(Sa)符合测量要求(示值误差≤5%),最终确定合理的试验参数.方法不但具有非接触、高分辨率、测量速度快的特点,同时可以获得被测表面的三维形貌,可以更加直观的对表面进行评价,使激光共聚焦显微镜能够更好的应用于工业材料表面轮廓分析领域.

激光扫描共聚焦显微分析技术表征页岩亚微米级孔隙中的含油性——以准噶尔盆地芦草沟组页岩为例

亚微米级孔隙及其含油性是页岩油勘探开发所需的重要信息。为应用激光扫描共聚焦显微镜有效观测亚微米级孔隙的含油性,修改了激光扫描共聚焦显微镜主分光器和检测器的前置滤光片配置,使之能较好地进行反射光和荧光联合扫描,消除矿物所发荧光的干扰,实现了亚微米级孔隙及其含油性的精确观测。该方法在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油研究中进行了应用,发现了大量的亚微米级含油孔隙;页岩油多呈不规则形状、斑块状和星点状。这套页岩的有机质成熟度Ro为0.6%~1.1%,平均约为0.9%,但轻、重质组分的分布具有显著的非均一性,不完全受成熟度控制。在有些部位,轻质组分含量及其与重质组分的比值均较高,但在成熟度相近甚至稍高的邻近部位,却存在以重质组分为主的情况。页岩层系内部的油气运移也是一个重要的控制因素。页岩中的轻质和重质组分的观测与分布规律研究,对于页岩油勘探开发十分重要,激光扫描共聚焦显微新技术可成为重要的观测手段。

激光扫描共聚焦显微镜研究储层孔隙结构

这是一项首次应用激光扫描共聚焦显微镜 (LSCM)的激光荧光技术于油气储层的孔隙结构研究。供LSCM用的样品 ,用环氧树脂加入荧光剂后 ,经加压灌注 ,磨制成岩石薄片 ,在LSCM显微镜下观察孔喉的分布 ,可以测量面孔率 ,并可标出需要测量的每个孔喉的大小以及观察孔喉形状及分布状况。该法的优点 :1.可直接测量和观察到 2 μm左右大小的孔喉。 2 .在LSCM显微镜下可区分孔隙空间中的充填粘土杂基等 ,因此面孔率的测定较一般镜下统计和图像分析更为精确 ,因粘土矿物由于吸附染色剂后在颜色或灰度上有的不易区分。 3.岩石薄片中的微裂缝 ,在LSCM显微镜下可以更清楚地观察到。

利用激光扫描共聚焦显微镜观察同源四倍体水稻胚囊的形成与发育

激光扫描共聚焦显微镜是研究植物胚囊的形成与发育过程以及胚囊变异的理想工具。同源四倍体水稻是二倍体水稻染色体加倍形成的。本文利用激光扫描共聚焦显微镜直接观察经透明处理的水稻子房,研究加倍的基因剂量对于四倍体水稻的胚囊形成与发育的影响。结果表明,广陆矮4号四倍体大部分的胚囊形成与发育的过程基本是正常的,一部分胚囊出现异常现象,在成熟胚囊时期异常频率为10 61%;L202四倍体的异常频率较高,成熟胚囊时期异常频率达到45 65%。

激光扫描共聚焦显微镜的基本原理及其使用技巧

介绍了激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscopy,LSCM)的原理和构造,分析了LSCM的优点和缺点,并以花粉为例,详细介绍了共聚焦针孔直径、光电倍增管检测器增益、激光强度、扫描速度、扫描方式和Z轴步距等重要参数设置对共聚焦成像的不同影响。探讨了正确使用LSCM的方法与技巧,如获取高质量的图像、图像保存及图像处理,以便为科技人员利用LSCM开展更多植物学与环境科学相关的研究提供参考。

激光扫描共聚焦显微镜

阐述了激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)的原理和构造,分析了LSCM的优点和缺点,如获得清晰的图像,可光学切片、三维重建,实时多通道荧光,ZOOM放大,局部光操作,检测过程快、效果更灵敏、定位更准确。探讨了LSCM扫描方式及应用,如研究多种荧光定位分析,需选择XY扫描;研究标本空间实际位置信息,样品三维图像信息,需选择XYZ扫描;用于研究活体标本随时间的变化,或在不同时间采取不同的处理方法观察标本的荧光变化研究,得选择XYT扫描。并针对目前管理该仪器设备上存在的问题提出一些建议,以期对高校实验室的开放共享提供有益参考。

共聚焦激光扫描荧光显微镜扫描系统研制

为适应三维光学微细加工及三维光学信息存储研究的需要,研制了共聚焦激光扫描荧光显微镜的工作台式扫描系统,扫描范围138μm×138μm。工作台采用压电陶瓷驱动器(PZTactuator)驱动的方式来获得高分辨率的位移,采用带柔性铰链的杠杆放大装置来获得较大的位移范围。描述了工作台的工作原理,并对其静态和动态性能进行了测试,实验表明这一扫描系统能很好的应用于共聚焦激光扫描荧光显微镜系统。

入射激光对激光扫描共聚焦显微镜分辨率的影响

利用点扩散函数(PSF)研究了入射激光的偏振态和光束的束腰直径对激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)分辨率的影响。根据Wolf和Richards的矢量衍射积分,建立了LSCM N-1层界面下的照明PSF模型,对零层和两层界面下的PSF进行了计算分析。结果显示:在零层界面下,圆偏振光入射的PSF在xy平面内关于焦点旋转对称,半峰全宽为0.43μm,x向线偏振光入射时PSF在x、y方向的半峰全宽分别为0.48,0.39μm;在圆偏振光入射的PSF中,高斯光束充溢系数为0,1,2,5对应的半峰全宽分别为0.43,0.47,0.62,1.49μm。在两层界面下,当探测深度为50μm时,圆偏振光PSF的半峰全宽为0.26μm,x向线偏振光入射时PSF在x、y方向的半峰全宽分别为0.28,0.24μm;在圆偏振光入射的PSF中,充溢系数为0,1,2,5对应的半峰全宽分别为0.26,0.28,0.32,0.68μm。以上计算结果表明,和线偏振光相比,圆偏振光在一个方向的分辨率优于线偏振光,在相垂直的另一个方向的分辨率弱于线偏振光,圆偏振光PSF在xy平面内关于焦点旋转对称,得到了较好的成像质量;物镜入瞳直径与激光束腰直径比值越小,LSCM的分辨率越好。