共聚焦显微镜的功能|应用

　　共聚焦显微镜的应用广泛，实验数据可靠，分析处理软件功能丰富。在细胞及分子生物学、药物筛选、大脑和神经科学、免疫学、形态学、食品卫生、发酵、遗传学、药理学等领域具有不可替代的作用。

共聚焦显微镜的功能

　　共聚焦显微镜的功能主要分图像处理功能和细胞生物学功能两个方面：

　　一、图层处理功能

　　1、组织光学切片：

　　共聚焦显微镜利用照明点与探测点共轭特性，可有效yi制同一焦点平面上非测量点的杂散荧光及来自样品中非焦平面的荧光，从而获得普通光镜无法达到的分辨率。

　　共聚焦显微镜以一个微动步进马达控制载物台的升降，可以逐层获得高反差、高分辨率、高灵敏度的二维光学横断面图像，从而对活的或固定的细胞及组织进行无损伤的系列“光学切片”，得到各个层面的信息。这种功能也被称为“细胞CT”或“显微CT”。

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　　2、三图像重建：

　　共聚焦显微镜通过薄层光学切片功能，可获得真正意义上的三维数据，经过计算机图像处理及三维重建软件，沿X、Y和Z轴或其它任意角度来观察标本的外形及剖面，并得到三维的立体结构，从而能十分灵活、直观地进行形态观察，并揭示亚细胞结构的空间关系。

　　3、细胞物理会生物化学测定：

　　共聚焦显微镜可进行低光探测、活细胞定量分析和重复的荧光定量分析，从而能对单细胞或细胞群的溶酶体、线粒体、内质网、细胞骨架、结构性蛋白质、DNA、RNA、酶和受体分子等细胞特异结构的含量、组份及分布进行定性、定量、定时及定位测定;同时还可测定分子扩散、膜电位、氧化-还原状态和配体结合等生化反应变化程度。

　　4、荧光的定量、定位分析：

　　共聚焦显微镜可对单标记或双标记细胞及组织标本的共聚焦荧光进行定量分析，并显示荧光沿Z轴的强度变化;同时还可自动将荧光图像与象差图像重叠以显示荧光在形态结构上的精确定位。

　　共聚焦显微镜还可测量标本深层的荧光分布。也适用于高灵敏度的快速荧光测定，准确地监测抗原表达、荧光原位杂交斑点及细胞结合和杀伤的形态学特性，并作定量分析。

　　5、Ca²⁺、pH及其它细胞内离子的实时定量测定：

　　利用Flu-3、Indo-1、Fura-Red等多种荧光探针，共聚焦显微镜能完成活细胞生理信号的动态监测，可对单个细胞内各种离子(Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺和pH)的比例及动态变化作毫秒级实时定量分析;可以定量探测胞质中(Ca²⁺对肿瘤启动因子、化学因子、生长因子及各种激素等刺激反应;使用荧光探针Flu-3和SNARF可同时测定Ca²⁺和pH值。

　　二、细胞生物学功能

　　1、荧光光漂泊恢复(FRAP)技术：

　　共聚焦显微镜能借助于高强度脉冲式激光照射细胞的某一区域，从而造成该区域荧光分子的光淬灭，其周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散，扩散速率可直接进行监测，由此揭示细胞结构和各种变化的机制，用于研究细胞骨架构成、核膜结构和大分子组装等。

　　2、胞间通讯的研究：

　　共聚焦显微镜通过测量细胞缝隙连接介导的分子转移，观察相邻细胞之间的胞间通讯。用于研究肿瘤启动子、生长因子以及细胞内Ca²⁺、pH和cAMP对缝隙连接和胞间通讯的影响。

　　3、细胞膜流动性测定：

　　共聚焦显微镜可通过专用计算机软件，对细胞膜流动性进行定量和定性分析，在研究膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点、温度反应测定及物种比较等方面有重要作用。

　　4、光活化技术：

　　共聚焦显微镜具有光活化测定功能，可以控制笼锁探针分解的瞬间光波长和照射时间，从而人为地控制多种生物活性产物及其它化合物发挥作用的时间和空间，以此研究可形成笼锁化合物的许多重要活性物质(如神经递质、细胞内第二信使cAMP、核苷酸、Ca²⁺及某些荧光素等)在细胞增殖、分化等生物代谢过程中的作用。

共聚焦显微镜的应用

　　1、在生物及医学研究中的应用

　　随着激光共聚焦扫描技术的不断发展和完善，共聚焦显微镜在生物学及医学相关领域的应用越来越广泛和深入，已经渗透到分子生物学、基因组学、细胞生物学、病毒学、细菌学、组织生物学、胚胎学、免疫学、病理学、流行病学、皮肤病学、肿瘤等相关分支领域。

　　通过共聚焦显微镜可以直接观测到细胞形态学的组织、细胞之间的相互作用、细胞的光学老化过程、紫外光对细胞的作用、细胞对过敏和刺激作用的反应、真菌感染、组织微环境、伤口的愈合和组织重建、药物扩散等现象。共聚焦显微镜可很好地补充或替代许多操作繁琐的实验技术对植物组织细胞进行观察。

　　2、在材料生产检测领域中的应用

　　除了在生物及医学研究领域，共聚焦显微镜在陶瓷、金属、半导体、芯片等材料科学及生产检测领域中也具有广泛的应用。例如，钢的铸造组织一般比较粗大，可直接用共聚焦显微镜进行观察，同时可以利用其模拟微合金钢在不同冷却工艺下的凝固以及奥氏体不锈钢的敏化过程，原位观察过程中样品表面的变化及与第二相析出情况。