复合显微镜

p　　在常规光学显微系统当中，由于光学元件的衍射效应，平行入射的照明光经过显微物镜聚焦之后在样品上所成的光斑并不是一个理想的点，而是一个具有一定尺寸的衍射斑。在衍射斑范围内的样品均会发出荧光，导致这些样品的细节信息没有办法被分辨，从而限制了显微系统的分辨能力。随着扫描电镜、扫描隧道显微镜及原子力显微镜等技术的出现，实现纳米量级分辨率的观测已经成为可能，但是以上这些技术仍然存在对样品破坏性较大，只能观测样品表面等缺点，并不适合对于生物样品，特别是活体样品的观测。因此，研究人员们急需找到一种光学的超衍射极限显微方法。二十世纪九十年代以来，研究人员们陆续提出了多种超分辨显微技术来实现超越衍射极限的高分辨率。在这些方法之中，以德国科学家S.W.Hell在1994年提出的受激发射损耗显微术(Stimulated Emission Depletion Microscopy，STED)的发展最为成熟，应用也最为广泛。/pp　　受激发射损耗显微术(STED)是通过受激发射效应实现减小有效荧光发光的面积。一般STED显微系统中包含两束照明光，一束为激发光，一束为损耗光。当激发光的照射使得衍射斑范围内的荧光分子被激发，其中的电子跃迁到激发态后，损耗光使部分处于激发光斑外围的电子以受激发射的方式回到基态，而位于激发光斑中心的被激发电子则不受影响，继续以自发荧光的方式回到基态。由于在受激发射过程中所发出的荧光和自发荧光的波长及传播方向均不同，因此探测器观测到的光子均是由激发光斑中心的部分荧光样品通过自发荧光方式产生的。通过这种方式可以减小有效荧光的发光面积，提高系统的分辨率。/pp　　目前，受激发射损耗显微术的关键主要集中在损耗光斑的调制，激发光与损耗光激光类型和波长的选择等方面。/pp　　根据国家科技部消息，近日，在国家重点研发计划“数字诊疗装备研发”专项的支持下，由苏州国科医疗科技发展有限公司、吉林亚泰生物药业股份有限公司、中国科学院物理研究所等多家单位共同承担的数字诊疗重点研发专项项目--双光子-受激发射损耗(STED)复合显微镜获得重要进展：成功研制出国内外首台双光子-STED复合显微镜样机。项目组完成了显微镜系统中核心部件的自主研制，成功研制出了具有自主知识产权的大面阵CMOS相机和长工作距离大数值孔径物镜等核心部件，打破了国外相关产品对我国的垄断。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/003b5e67-5cf9-4afd-8932-d8a32c788f59.jpg" title="首台复合显微镜.png" alt="首台复合显微镜.png"//pp style="text-align: center "strong国内外首台双光子-STED复合显微镜样机/strong/pp　　在当今生物学及基础医学的研究中，超分辨显微光学成像是取得原创性研究成果的重要手段。国外双光子-STED成像技术研究开展的相对较早，德国、加拿大、法国、意大利等多个国家的科研机构都已经成功搭建了双光子-STED成像实验系统 而我国相关研究起步较晚，目前双光子STED成像技术仍停留在实验室研究阶段，国际上尚未出现相应的产品。因此，双光子-受激发射损耗(STED)复合显微镜的成功研制对于满足我国生物医学等前沿基础研究的定制化需求、提升创新能力以及推动我国显微镜行业升级等具有重要意义。/p

2017年10月20日，科技部重点研发计划-数字诊疗专项"双光子-受激发射损耗(STED)复合显微镜"项目(2017YFC0110200)实施交流研讨会在南京举行，鑫图总经理陈兵在会上作了关于"下一代sCMOS相机"的技术汇报。 该项目以研发及产业化双光子-受激发射损耗(STED)复合显微镜为主要目标，力图在"适用于双光子成像的自适应光学技术"、"基于中空贝塞尔淬灭光场调控的STED 成像技术" 等关键技术上有所突破。在长工作距离显微物镜、飞秒激光器和CMOS 相机等核心部件能自主研发，实现高端光学显微镜的技术创新与装备国产化。项目研发团队是由多名在光学显微成像领域有着丰富研究与产业化经验的资深人员组成，在双光子显微成像、STED超分辨成像及仪器化开发方面都有着深厚的基础。在双光子显微成像方面，项目负责人郑炜博士从2006 年起就开始双光子显微成像的相关研究，自主研发了世界首台双光子\谐波\光声三模态显微镜。在STED成像方面，项目核心成员席鹏教授是国内公认的STED技术领航人，是他首次在国内实现了STED超分辨显微成像，并将STED分辨极限推进到19nm的理论极限，刷新了STED在生物成像上的记录。在产业化方面，申报企业南京东利来公司是中国光学与光子学标准技术委员会的委员单位，是中国显微物镜、目镜标准的第一起草单位。福州鑫图光电有限公司依托其在科学相机产业化方面的优势有幸参与其中，承担该项目核心部件sCMOS相机的研制，助力核心部件国产化目标。

2022年的春节已接近尾声，科研的小伙伴已经开始忙碌起来了，对于新学期是不是也有新的计划，发一篇sci的文章顺利毕业，脱单flag，头发多一点点，细胞养好，科研项目进展顺利，老师能给买台心仪已久的显微镜；你想知道选择什么种类的显微镜，正置还是倒置，宽场显微镜、超高分辨率显微镜、激光共焦显微镜等等，小本本备好，我们开始了。1不同成像原理，不同分辨率的显微镜如何选择显微镜作为生命科学领域研究的必须工具，其结构复杂，配置繁多，根据不同的配置和结构，相应的价格有很大的差异。那很多用户在实际采购过程中，看到长串的配置不知如何去选择，怎么用合理的价格去买到一个完全能够满足自己实验需求的显微镜呢？从今天这期推文开始，将会着重介绍选择显微镜的几个关键核心问题，目的是让用户能够在自己的预算范围内选择出符合自己实验需求的显微镜。首先要知道显微镜从开始诞生发展到现在，主要通过分辨率来划分，分为宽场显微镜、超高分辨率显微镜、激光共焦显微镜以及电镜。这一系列显微镜的分辨率从光镜的200纳米到超高与共聚焦的100多到几十纳米再到电镜的0.2纳米。并不是说显微镜的分辨率越高，就越适合我们的研究。分辨率越高，意味着其价格和操作的难度系数是逐级增长的。那我们如何去选择一个适合我们的显微镜呢？要根据老师和用户自己样品的大小去选择。2不同机型的选择我们在根据样品的大小和观察的实验需求，确定了某一类型的显微镜之后。我们需要根据实验样品去选择相对应的合适机型。显微镜的主要机型，根据其光路设计的不同，主要分为体视显微镜、正置显微镜和倒置显微镜。体视显微镜：体视显微镜，是一种具有正像立体感的显微镜，被广泛应用于材料宏观表面观察、失效分析、断口分析等工业领域。以及生物学、医学、农林、工业及海洋生物各部门。因为体视显微镜的光路设计，符合人体眼睛夹角的偏角，所以通过体视显微镜观察物体时，类似于我们眼睛的成像光路，这样会让我们看到立体的图像呈现。正是由于此设计，体视显微镜的分辨率要远低于传统的正置或倒置显微镜。体视显微镜更多的是观察小物体的宏观表象，而不是更为精细的细节。正置显微镜：正置显微镜作为最早诞生的机型它更多的是要配合玻片来对样品实现显微观察。如何来定义正置显微镜呢？显微镜物镜朝下，观察的样品在物镜的下方，这样的显微镜我们称之为正置显微镜。一般适用于的观察样品为：透明样品、薄的样片、生物切片、涂片等。但由于正置显微镜的机械设计，样品位于载物台与物镜中间。低倍物镜齐焦时，与载物台之间的距离大约为三厘米左右。像无法切割的厚样品，类似矿石、零件或者是在孔板、培养皿、培养瓶中培养的细胞，就无法在正置显微镜下进行观察，那由此人们设计了倒置显微镜。倒置显微镜：顾名思义，倒置显微镜与正置显微镜正好相反，那么定义也是相反的，物镜朝上，要观察的样品在物镜的上方，此类显微镜我们称之为倒置显微镜。我们可以看到倒置显微镜，物镜和载物台之间不再放观察的样品，样品是放于载物台的上面，所以样品的厚度就不会受到载物台与物镜之间距离的限制。因此倒置显微镜主要用于微生物、细胞、细菌、组织培养、悬浮体、沉淀物等的观察。介绍了三种不同形式的显微镜，相信我们的老师和用户对自己的样品适用于什么类型的显微镜已经有了一个大体的判断。当我们更多的去观察样品的立体结构，对细节和分辨率没有更高追求的时候，我们通常会选择体视显微镜。当我们的样品无法制成玻片或者不能放在玻片上时，我们就去选择倒置显微镜。如果能制成玻片就选择正置。为什么说能制成玻片就去选择正置呢？因为对于倒置显微镜来说，正置显微镜的高倍数观察更方便，比如60X和100X的油镜。同时，因为它的光路要比倒置更短，搭配高分辨率聚光器后分辨率更高，对比度更好。通过我们这期推文的介绍，老师对于选择哪种分辨率水平的显微镜，以及什么类型的显微镜会有一个较为清楚的了解。这些只是我们采购或选择显微镜的第一步，就是我们确定显微镜的类型。针对不同的观察样品，又会有其更为适应的观察方式，又有不同的光源，不同品质的物镜，供我们去选择。欲知后事如何，且听下回分解。｜申请试用｜ECHO 显微镜可以申请试用哦！关注“深蓝云生物科技”公众号，点击“云活动”→“试用中心”即可。