基于超构透镜的微型头戴式荧光显微镜设计

微型头戴式荧光显微镜可以对自由移动活体动物大脑中的神经活动进行实时成像,是近些年兴起的脑科学研究新仪器。然而,目前大多数微型荧光显微镜为了做到更小巧、更轻便,视场都比较小,这使得可用于观测的神经细胞数量受限,虽然有大视场系统的报道,但重量都比较大,对动物的自由行为会产生一定的影响。为了提高微型荧光显微镜成像性能,同时降低其重量,光学系统采用超轻、超薄、成像质量高的超构透镜。本文首先推导了双曲相位超构透镜的像差公式,并以此为指导,完成了一款视场为4 mm×4 mm、NA为0.14的微型荧光显微镜设计,实现了7种初级像差的校正。装配完成的样机重量仅为4.11 g,全视场范围内分辨率为7.8μm,对自由移动小鼠大脑中的神经活动进行成像观测能够达到单细胞分辨率。

荧光显微镜与流式细胞仪融入医学实验技术专业实验教学探究

针对构建多层次实验教学平台、改进实验教学方法以及丰富实验教学内容等教学改革问题,将大型仪器的使用与医学实验技术专业本科生实验教学相融合,优化实验教学模式的同时,提升大型仪器在实验技术人才培养上的作用。以探究“H2O2诱导RAW264.7细胞系细胞凋亡”为出发点,学生利用研究级倒置荧光显微镜观察细胞核Hoechst 33258染色情况,利用流式细胞术检测细胞凋亡情况,并自行查阅文献分析实验结果,完成开放性实验教学。通过这种模式,提高医学实验技术专业学生对细胞凋亡知识和大型仪器实践操作的掌握水平,为学生未来胜任实验技术工作打下良好基础。

基于荧光显微镜的再生新旧沥青融合程度研究

为定性、定量评价就地热再生新旧沥青混合料的融合程度,引入、改进了再生沥青混合料沥青分层剥离方式;采用荧光显微镜测试不同新旧沥青含量的标准样品,建立了旧沥青含量与荧光显微镜测试图片灰度值的关系;测定了现场取样再生沥青混合料新旧沥青融合后最内层的旧沥青含量,提出了新旧沥青融合程度定量评价方法。结果表明:新沥青混合料与再生剂、旧沥青混合料拌和后,新沥青、再生剂从旧沥青外层至内层逐步渗透、融合,外层沥青融合程度最高、内层最低,但融合程度变异较大,再生沥青混合料旧沥青内层总体表现为新旧沥青融合程度可达30%~60%。

基于蛋白质保留膨胀显微镜对微囊泡进行荧光成像的实验研究

目的:探讨蛋白质保留膨胀显微镜(proExM)与小鼠下颌骨来源微囊泡(MVs)的相容性,观察膨胀后MVs表面标志物的分布情况并精确识别其细胞来源。方法:采用差速离心法分离小鼠下颌骨来源MVs;利用透射电子显微镜、Western blot、纳米颗粒跟踪分析技术对MVs进行观察鉴定;对MVs表面蛋白CD9、CD63、碱性磷酸酶(ALP)、破骨细胞相关受体(OSCAR)进行免疫荧光染色;采用proExM技术对免疫荧光染色后的MVs进行膨胀放大;测量膨胀系数并利用激光共聚焦显微镜观察膨胀前后MVs的形态以及荧光染色情况。结果:差速离心法分离得到的小鼠下颌骨来源MVs符合MVs鉴定标准;在该实验流程下,通过凝胶的膨胀实现小鼠下颌骨来源MVs的4倍膨胀;膨胀后MVs线剖面上CD9、CD63的荧光强度分布呈现多峰;相较于膨胀前,膨胀后MVs表面标志物CD9、CD63的曼德斯共定位系数(MCC)1方差变大(P<0.01),MCC2方差变小(P<0.05),皮尔森相关系数(PCC)方差变大(P<0.01);膨胀后实现对成骨细胞分泌的MVs以及破骨细胞分泌的MVs的精准识别;膨胀后测得小鼠下颌骨来源CD9+MVs中,成骨细胞来源MVs占比11.11%,破骨细胞来源MVs占比3.70%。结论:该实验流程可在小鼠下颌骨来源MVs的观测中提高分辨率,为揭示MVs表面蛋白分布的异质性,精准识别组织MVs的细胞来源建立一种标准实验流程。

融合免疫荧光技术的共聚焦显微镜实验教学实践

为了建立完整的科研实验技能学习体系,构建了高效可行的实验教学课程,并对近年开展的激光扫描共聚焦显微镜技术实验教学课程内容和方法进行了优化和实践。课程将科学理论与实验技能有机结合,把间接免疫荧光技术融合到共聚焦显微镜实验教学中,克服大型成像仪器教学中时间和空间限制。该教学课程帮助学生掌握共聚焦显微镜技术原理、应用和实验方法,提高学生们的实验动手能力和科研素养。

全内反射荧光显微镜的使用研究

全内反射荧光显微镜利用隐逝波激发临界面下200纳米范围内荧光物质成像,具有信噪比高、速度快和对生物样本损伤小等优点,是常用的单分子荧光成像技术。本文在介绍全内反射荧光显微镜原理、组成、类型和优劣势的基础上,充分挖掘本单位在全内反射荧光显微镜使用方面的经验,以荧光蛋白标记的网格蛋白(Clathrin)为研究对象,阐述了全内反射荧光显微镜在细胞膜相关分子检测中的应用,讨论了仪器的最新进展,并对未来发展提出展望,希望为全内反射荧光显微镜的管理者和使用者提供借鉴和参考。

光片荧光显微镜研究进展

传统落射式荧光显微镜的探测光路和照明光路处于同轴位置,成像质量会受到非焦平面荧光的影响。光片荧光显微镜(Light sheet fluorescence microscopy,LSFM)区别于传统的荧光显微镜,它的探测光路和照明光路呈直角排布,照明光为一个薄片,成像时只有光片区域的样本被照亮,这种照明方式能够有效降低非焦平面荧光激发。同时,激光每次只照亮一个平面,能够有效降低样本的照射时间,由此降低光毒性和光漂白性的影响。本文首先介绍了光片荧光显微镜的基本光路组成结构,以及在这些结构基础上进行的优化创新;之后介绍了针对离体样本和活体样本发展出的多种解决方案。得益于这些创新,光片荧光显微镜能够在较长时间范围内对荧光标记的生物样本进行3D成像。最后提出了光片荧光显微镜发展的潜在方向以及局限性,希望能给研究人员提供更为系统的光片荧光显微镜方面的知识以及一些有益的参考。

LungPoint导航联合吲哚菁绿荧光成像在Ⅰa期非小细胞肺癌淋巴结采样中的应用价值

目的:寻找一种准确定位Ⅰa期非小细胞肺癌患者(NSCLC)前哨淋巴结(SLN)的方法,验证SLN作为淋巴结取样样本的合理性。方法:采用前瞻性研究方法,参照入组标准纳入2021年1月至2023年12月在山东省公共卫生临床中心胸外科临床分期为Ⅰa期NSCLC住院患者50例,术前借助LungPoint导航气管镜下肿瘤周围注射示踪剂吲哚菁绿,通过荧光胸腔镜成像完成SLN定位,并对包括SLN在内的区域淋巴结行病理学检查,使用该方法对SLN的识别率、准确率与假阴性率等验证其作为淋巴结取样样本的合理性。结果:50例患者中,41例检测到SLN,识别率为82.0%(41/50),经病理检测发现3例共计9枚SLN有淋巴结转移(阳性),其中1例亦检出非前哨淋巴结(N-SLN)阳性2枚。9例患者未检测到SLN,清扫淋巴结54枚,未发现转移淋巴结,故SLN准确率为100.0%(41/41),假阴性率为0(0/3)。结论:借助LungPoint气管镜在肿瘤周围注射示踪剂吲哚菁绿,通过荧光胸腔镜成像探寻SLN技术具有较高的区域淋巴结转移预测性,有望成为指导Ⅰa期NSCLC系统性淋巴结采样的依据。

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。

基于波前编码的大像面荧光显微成像系统景深延拓研究

大像面荧光显微成像系统可以对大尺寸dPCR生物基因芯片进行一次性成像,但其景深(DOF)较小,限制了系统的物方检测深度。文章采用波前编码技术在不降低分辨率的前提下,有效扩展了大像面荧光显微成像系统的景深,为后续高通量多层堆叠式dPCR生物芯片实现一次性成像提供了技术支持。但考虑到显微成像系统正向设计仿真时不适合直接进行景深延拓分析,故对其倒置翻转后在像方(原物方)分析焦深延拓范围(即景深)。为确定最优的相位板参数值,编写遗传算法与ZEMAX的API接口链接,以动态交互的方式对相位板调制系数进行优化、筛选、定值。在大像面荧光显微成像系统孔径光阑前的平行光路处添加特定系数的相位板,对光学系统的波前相位进行调制,使得在焦点附近一段范围内产生成像一致的中间模糊像。采用维纳滤波对中间模糊像进行复原,由模拟的结果可见,在传统光学系统的±10倍景深内,编码复原图像具有较高的分辨率(达到6.5μm),能够实现系统的景深延拓。装配相位板的大像面荧光显微成像实际系统,其延拓倍数在±7倍景深范围内有较好的图像复原分辨率(6.5μm)。

HClO双光子荧光探针研究进展

次氯酸(hypochlorous acid,HClO)由于其高氧化性和反应活性,与神经退行性疾病、炎症、癌症等多种病理生理过程相关。在细胞水平上检测HClO对了解各种疾病的发病机制具有重要意义。因此,科学家设计并合成了多系列的小分子荧光探针用于细胞内HClO成像。本文综述了基于识别机制的双光子荧光探针的代表性案例,为相关工作者提供设计策略参考。

通过变换OLYMPUS-BH型荧光显微镜目镜倍数观察血痕中有核细胞的Y小体

法医界应用荧光试剂观察有核细胞Y染色质对人的血痕、毛发、唾液、皮肤等进行性别鉴定,成为法医物证检验工作中一项新技术。

OLYMPUS Macro View MVX10新一代的宏观观察荧光显微镜

根据我们对生物研究领域的观察和研究表明，近年来，研究者对基因表达和蛋白功能等方面的研究已经不仅仅局限于细胞水平了，荧光标本正不断地向宏观方向发展，从细胞水平逐步发展到组织，器官，甚至是生物个体。因此，像线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠等动物模型还有一些植物模型正越来越广泛地被各个生物研究领域应用于体内研究实验，而同时对上述标本的荧光观察和成像的需求正迅猛增长。用于观察这类宏观荧光标本的显微镜应该同时满足以下要求：在进行整体观察的低放大倍率下具备高灵敏度能够获得明亮的荧光效果，在需要观察标本细节的时候能够提供高放大倍率下极好的分辨率，分辨能力能达到细胞水平。

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。

场发射环境扫描电子显微镜上阴极荧光谱仪特点及其在锆石研究中的应用

锆石等测年矿物的阴极荧光(CL)图像分析是矿物微区成分分析和U(Th)-Pb年龄测定及其地质意义讨论的必要性前期工作。文中介绍了一套由场发射环境扫描电子显微镜和高性能阴极荧光谱仪联合构成的CL分析系统，它在CI成像质量、图像分辨率及CL谱分析等方面具有明显优势。利用这一系统获得的锆石高清晰CL图像及CL谱图分析结果显示其在锆石等发光矿物的微区结构特征研究和成因类型鉴别中有广泛的应用前景。

荧光显微镜实验的设计

荧光显微镜技术在光学显微镜领域占有极为重要的地位,但现实中缺少相关的教学实验。介绍了新开发的荧光显微镜实验的设计思想和实现方案,利用落射荧光附件在普通生物显微镜上进行荧光成像实验。学生自制简易标本,以CCD和PC机采集并存储所获图像;尝试跨学科、研究型、开放式实验教学。

免疫荧光双重染色的激光共聚焦显微镜样品制备及观察

目的详尽介绍免疫荧光双标染色方法,为激光共聚焦显微镜观察提供理想的样品。方法大鼠腹腔注射Brdu,40 g/L多聚甲醛灌注固定,取脑组织冰冻切片,用抗GFAP多克隆抗体孵育和FITC荧光标记二抗染色,再用抗Brdu单克隆抗体孵育和Cy3荧光标记二抗染色,在激光共聚焦显微镜下连续断层扫描,图像叠加。结果清晰可见处于增殖期(S期)细胞胞核呈红色荧光,星形胶质细胞胞质呈绿色荧光。结论影响免疫荧光双重标记样品效果的环节和因素很多,其中最重要的因素是2个一抗的搭配和协调。

发光二极管荧光显微镜实验室诊断效果评价

目的评估发光二极管荧光显微镜实验室诊断结核分枝杆菌的能力。方法收集409痰标本,以固体罗氏培养为金标准,比较发光二极管荧光显微镜与普通光学显微镜、普通荧光显微镜在敏感性、特异性及检出时间上的差异,并比较技术人员对几种方法的评价。结果罗氏培养阳性的175份痰标本中,普通光学显微镜法112份为阳性,普通荧光显微镜法121份为阳性,发光二极管荧光显微镜法130份为阳性,敏感性分别为64.0%,69.1%,74.3%;罗氏培养阴性的234份痰标本中,普通光学显微镜法233份为阴性,荧光显微镜法227份为阴性,发光二极管荧光显微镜法227份为阴性,特异性分别为99.6%,97.0%,97.0%。χ2检验统计结果表明,发光二极管荧光显微镜与普通光学显微镜、普通荧光显微镜检测结果差异有统计学意义(P<0.001)。普通光学显微镜、普通荧光显微镜和发光二极管荧光显微镜读片所用的读阳性片时间分别为186.7 s、75.1 s、72.2 s,发光二极管荧光显微镜与普通光学显微镜在读阳性片时间上差异有统计学意义(P<0.05),与普通荧光显微镜差异无统计学意义。参与研究的技术员评价发光二极管荧光显微镜较其他2种方法易接受。结论发光二极管荧光显微镜较普通光学显微镜及普通荧光显微镜在检查效果及检出时间上存在明显优势,对技术人员的亲和性好,具有推广使用的价值。

用荧光显微镜技术观察药用野生稻(Oryza officinalis Wall)和转基因水稻的不亲和性

采用荧光显微镜技术观察转基因水稻花粉在药用野生稻柱头上的萌发及在花柱内的生长过程,以明确两者之间不亲和性发生的阶段,为判断其能否发生基因漂流提供依据。结果表明,两种转基因栽培稻(Y003和99t)的花粉在药用野生稻柱头上的萌发率均比药用野生稻自花授粉的低,花粉管在花柱中的生长速度较慢,且分别在到达花柱中部(Y003)或花柱基部(99t)时停止生长,顶端异常膨大,杂交子房逐渐萎缩,结实率为0。药用野生稻与栽培稻杂交不亲和的原因是花粉管在花柱中停止生长、不能进入胚囊完成受精,在自然条件下转基因栽培稻中的外源基因向药用野生稻漂流的可能性较小。