显微成像小课堂丨etaluma让你的实验更加轻松无干扰

锘海生物科学

2019/06/05 16:16

阅读：39

绝大多数的生物材料，比如动植物细胞，在可见光下是透明的，有很少能产生对比度的色度特征（颜色）或者巨大的折射率梯度（明暗）。在活细胞成像中，为了提供检测细胞特征所需的必要的对比度和分辨率，显微镜必须能够从样品中收集足够的光，以产生能够以信息方式呈现的干涉。成功的活细胞和组织成像依赖于使用先进的光学技术增加对比度，例如相位和微分干涉对比（DIC），霍夫曼调制对比（HMC），荧光（FL）。在选择实验所需的设备时，要充分考虑仪器配置的各个方面，包括显微镜机架的类型，物镜的特性，光源和电子检测器系统，也包括辅助设备，比如光闸，滤色片转轮，成像室（imaging chamber）等。

许多活细胞或组织成像系统使用的是固定载物台显微镜（fixed-stage microscope），在研究级倒置显微镜上很常见，这里的固定载物台指的是放置在载物台上的样品位置在Z方向上相对于显微镜机身是固定的，载物台仅仅控制XY方向上的位移。而Z方向上的调节是靠改变物镜相对于样品的高度来实现的。但是在一些更高级的配置里会选用压电控制载物台来进行聚焦。通过压电材料控制的载物台在控制Z轴的速度及精度上会有很大的优势。但是相对于传统的载物台成本较高，Z轴的行程也有很大限制。固定载物台显微镜给灌注和微流控设备提供了一个稳定的平台，样品可以盛放在开放式的样品仓中固定并压在盖玻片底上。相反的，正置显微镜可以使用水浸式物镜，物镜可以直接伸入培养基中，在电生理设备中十分常见，经物镜放大的图像可以通过接口直接接到图像检测器端，从而防止了侧面端口轻微的光损失。现代显微镜通常还会包括电动的聚焦，滤色片转轮，光闸及物镜切换部件。虽然电动部件增加了便利性，但是对于光学表现上却没有什么本质的提升。活细胞系统由于需要长时间观察，维持轴向聚焦的设备（称为聚焦稳定机构）必不可少，无论是基于激光（或者发光二极管）的或者机械的，对于延时研究都非常有价值，但需要一个电动聚焦单元。

在显微镜上长时间保持活细胞处于健康状态需要严格控制许多环境变量，包括温度、大气、湿度、渗透压和酸碱度。此外，为了获得好的成像效果，细胞必须被放置在一个特制的小室中，这个小室提供一个与物镜设计相匹配的窗口（盖片）。市场上有许多这样的培养箱可供选择，大到可以包围整个显微镜载物台的有机玻璃仓室，小到包围单个培养皿，可以打开关闭并维持环境的小体积仓室。

640.webp.jpg

上图展示了一种常见的基于倒置组织培养显微镜的活细胞成像系统。图中所示的所有辅助组件对于在明场，相差，微分干涉，荧光照明下采集图像时维持培养都是必要的。样品仓放置于固定台上并牢牢固定在物镜上方圆形或方形的开口上。维持培养仓环境的是一个包围了显微镜聚光镜系统，载物台，物镜和物镜转盘的有机玻璃外壳。二氧化碳传感器和控制阀由一个监测外壳内温度的装置控制，其他部件控制加热台和物镜加热器，从而避免在使用油镜成像时图像产生漂移。激发和发射滤色片转轮和CCD相机系统由一个单独的控制单元操作，该控制单元与电脑主机相连。所有设备应安装在一个面包板式隔振平台上。对机械干扰的隔离对于微操是必不可少的，但更重要的是，它大大提高了图像分辨率。

以下划重点

尽管这样的设备可以精确控制实验中所需的各个参数，但是对于操作者提出了更高的要求，而且由周边环境造成的影响仍然无法完全避免。由锘海生物科学仪器代理的美国Etaluma全自动活细胞工作站独辟蹊径，采用了紧凑的光路设计，所有的光学部件，成像系统整合在37cm*43cm*47cm见方内，如果去除相差部件，仅高25cm。即使包含整个相差部件，也可以将整机完全放入细胞培养箱中，这样做最大的好处就是仪器本身就处在了细胞培养最舒适的环境中，免去了从培养箱中取出细胞转移到显微镜上这一过程，避免在转移细胞过程中产生的污染及环境变化对细胞生长产生的影响。仪器自带全自动XYZ；红绿蓝三色荧光，以LED做光源；1900x1900像素CMOS相机。全部部件仅需两根连接线，一个给电动载物台供电，一个USB作为数据传输。大大降低了对仪器操作人员的要求。

sofia-img-0-1551(03-07-15-12-15).png