如何选择一款研究型显微镜?

2018-08-17 16:53:17 Pooher Inc. 1570

哪款研究型显微镜适合我呢?

相信无论你是为实验室采购一款显微镜或者为实验选择成像设备,这都是首先考虑的问题。本文简要介绍了选择光学研究型显微镜应考虑的主要因素。


光学显微镜通常是生命科学研究实验室的核心设备之一。从明场到荧光成像,再到活细胞成像等相关应用领域中,显微镜的配置和功能都是至关重要的。

奥林巴斯显微镜

本文简要地介绍了相关的显微镜功能,并围绕着选择一款研究型显微镜应考虑的关键问题进行了概述。


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您研究哪种类型的样本?

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图 1:左图:载玻片用于放置固定样品,例如,组织切片。右图:细胞培养用培养皿。

选择研究型显微镜时,首先应考虑的是:要研究的样本类型。如果需要研究放在薄载玻片上的固定样品(如组织切片,细胞爬片),您可以选择正置显微镜活细胞则对显微镜提出了特殊的功能要求,因为这些活细胞需要细胞培养液,因此需要较大的培养容器。

 

只有物镜朝上、聚光镜位于样本之上的倒置显微镜,才能提供活细胞成像必需的足够空间,此外,下方的物镜更容易靠近贴壁生长的细胞。同时,倒置显微镜能够保持良好的对细胞的可接触性,例如,添加显微操作器。

 

此外,活细胞生存还需要适当的环境,其中,温度和 CO2 浓度都必须控制在特定水平,必须配备相应控制器的培养系统才能满足这项要求。

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图 2:左图:正置显微镜的特征是:物镜朝下,聚光镜位于样本之下。右图:在一台倒置显微镜上,这项设置反过来会为用户提供更多的空间,并确保物镜靠近样本。

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您的样本尺寸如何呢?

显微镜样本尺寸包括:长度、宽度和高度。鉴于组织切片等样本仅在 X、Y 轴上成像,还有些应用领域需要在 Z 轴上获取图像。要实现活细胞的三维成像,建议配备电动物镜转换器,其能够引导样本逐步穿过焦点。成像软件应能够重建单幅图像,以实现三维观察。

 

针对活细胞,必须考虑尺寸、时间。在这种情况下,系统稳定性则变成了另一个重要特征。由于图像获取期间的温度变化会对成像系统造成影响,因而必须采取有效的防范措施。自动对焦调整,例如,Adaptive Focus Control (AFC) 能够弥补这些温度升高造成的影响,并始终定位预定义焦点。


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图 3:在长期延时图像获取过程中,Adaptive Focus Control (AFC) 能够自动稳定显微镜焦点。如果携带样本的盖玻片因热活动等原因而发生位置变化,那么,传感器能够检测到 LED 光束 (850 nm) 的移动情况。

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哪种反差观察法最适用于您的样本呢?

运用反差度较低的显微镜观察大部分细胞,尤其是动物细胞时,无法观察到细节。此时,研究人员必须采用反差观察法来解决这个问题。相差 (PH)微分干涉相差 (DIC) 能够控制光束穿过样本以增加反差,此外,您也可以用荧光染料对其进行染色(免疫荧光法),从而分别使用荧光蛋白进行观察。

 

根据反差观察法,显微镜需要特殊设备;例如,相差观察法需要特殊的物镜,而 DIC 则需采用切入光路的特殊棱镜。针对荧光显微镜,需要配备特殊的滤光块,确保适当长度的光波能够抵达并退出样本。

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图 4:利用不同的反差观察法获取不同系列的神经元细胞。从左到右依次为:明场、DIC、相差、荧光

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光源如何呢?

反差观察法的选择也决定了光源。利用卤素灯LED 照明装置可以为常规明场显微检测、相差和 DIC 观察法提供透射光照明,还可以使用 LED 照明装置或借助汞、氙汞金属卤化物灯进行荧光显微检测

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您是否需要记录或发布检测结果?

如果您需要给样本拍照或进行活细胞成像,则需要一台数码显微镜照相机,尤其在荧光活细胞成像时,推荐运用灵敏的照相机最大程度减少造成细胞受损的激发光数量。除了完善的 CCD EMDDC照相机之外,如今,sCMOS 照相机也因其高量子效率和采集速度而在相关领域占据了一席之地。

 

此外,大视场 (FOV) 有助于更迅速地寻找感兴趣区域,同时,成像的细胞数量也将进一步增加。现代化研究显微镜的特征包括:照相机端口搭载 19mm 视场,后者与 19mm sCMOS 照相机芯片实现完美匹配。

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视频:19mm 视场的优势

通常,仅为样本拍照是远远不够的,还需要对获取的数据进行分析。为此,简单易用的成像分析软件有助于获取定量数据,并进行可靠的数据分析。

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您是否要在显微镜上进行细胞操作?

近几年来,对样本进行光操作已经变得非常普遍。这项技术意味着,研究人员不仅能够观察到活细胞,而且还可以借助光对其进行处理。例如,荧光漂白恢复 (FRAP) 有助于解密复杂的动态细胞过程。对于这些光操作技术,通常需要采用额外的光源,后者必须集成到显微镜的光路之中。

 

徕卡显微系统的无限远光路接口是一项通用型解决方案,能够将额外的光源接入显微镜光路之中,而且不会对图像质量造成影响,例如,FRAP、光转换、光消融或光遗传学等。运用适当的适配器,研究人员甚至可以连接自制的设备。

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图 5:Leica WF FRAP 模块(左图的黑盒子)可以通过Infinity无限远接口与倒置研究型显微镜 Leica DMi8 相连

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您的采购预算是多少?

如果您是需要购置显微镜,还需考虑一个重要问题:您手里有多少资金可以用于购置显微镜。有些显微镜供应商常常会提供适用于特殊应用领域的固定配置。然而,您无需为一切用不到的固定配置组件“买单”。这就是自由配置组件价格低于固定配置显微镜系统的原因所在。


此外,随着时间的推移,您对显微镜的要求可能会发生变化。在这种情况下,一个可以升级的系统将具备特殊优势,而预定义和固定配置将会使应用领域受到限制。可升级性为您日益变化的需求提供了自由和灵活性。


综合考虑以上因素,模块化显微镜平台,例如,Leica DMi8,能够令研究人员在研究初期拥有一台能够负担得起的显微镜系统,这个系统随着未来需求的变化,还可以升级和完善。

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图 6:由于 Leica DMi8 具有模块性,因此,它可以依据研究人员的需求予以配置。此外,如果未来的要求有所变化,这台显微镜亦可升级。

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谁将使用这台显微镜?

显微镜的用户范围很广,层次不一,尤其在高校中,显微镜的用户既有富有经验的“老手”,亦有毫无经验的“新手小白”。因此,一个简单易用的显微镜系统搭载一款直观软件,例如,Leica Application Suite X (LAS X),有助于确保用户快速入门,并迅速获取数据。例如,面向工作流程的设计、图像分析向导以及外围设备无缝集成到系统之中,这些优势都会简化您的工作。

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