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熒光顯微鏡熒光顯微鏡(Fluorescence microscope)及其操作

 菜丑 2010-09-17

  熒光顯微鏡是免疫熒光細胞化學的基本工具。它是由光源、濾板系統(tǒng)和光學系統(tǒng)等主要部件組成。是利用一定波長的光激發(fā)標本發(fā)射熒光,通過物鏡和目鏡系統(tǒng)放大以觀察標本的熒光圖像。


原理編輯本段回目錄

某些物質(zhì)經(jīng)一定波長的光(如紫外光)照射后,物質(zhì)中的分子被激活,吸收能量后躍遷至激發(fā)態(tài);當其從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時,所吸收的能量除部分轉(zhuǎn)化為熱量或用于光化學反應外,其余較大部分則以光能形式輻射出來,由于能量沒能全以光的形式輻射出來,故所輻射出的光的波長比激發(fā)光的要長,這種波長長于激發(fā)光的可見光部就是熒光(fluorescence)。所謂熒光就是某些物質(zhì)在一定波長光(如紫外光)的照射下、在極短時間內(nèi)所發(fā)出的比照射光波長更長的可見光。由此可見,被照射物質(zhì)產(chǎn)生熒光必須具備以下兩個條件:①物質(zhì)分子(或所特異性結(jié)合的熒光染料)必須具有可吸收能量的生色團;②該物質(zhì)還必須具有一定的量子產(chǎn)率和適宜的環(huán)境(如溶劑、pH、溫度等)。
熒光顯微術是利用熒光顯微鏡結(jié)可發(fā)熒光的物質(zhì)進行觀測的一種實驗技術。某些物質(zhì)在一定短波長的光(如紫外光)的照射下吸收光能進入激發(fā)態(tài),從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時, 就能在極短的時間內(nèi)放射出比照射光波長更長的光(如見光),這種光就稱為熒光。有些生物體內(nèi)的物質(zhì)受激發(fā)光照射后可直接產(chǎn)生熒光, 稱為自發(fā)熒光(或直接熒光),如葉綠素的火紅色熒光和木質(zhì)素的黃色熒光等。有的生物材料本身不能產(chǎn)生熒光,但它吸收熒光染料后同樣卻能發(fā)出熒光,這種熒光稱為次生熒光(或間接熒光),如葉綠體吸附吖啶橙后便可發(fā)出桔紅色熒光。
熒光顯微鏡具特殊光源(多為紫外光光源),提供足夠強度和波長的激發(fā)光,誘發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出熒光。在視場中所所觀察到的圖像,主要是樣品的熒光映像。

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  現(xiàn)在多采用200W的超高壓汞燈作光源,它是用石英玻璃制作,中間呈球形,內(nèi)充一定數(shù)量的汞,工作時由兩個電極間放電,引起水銀蒸發(fā),球內(nèi)氣壓迅速升高,當水銀完全蒸發(fā)時,可達50~70個標準大氣壓力,這一過程一般約需5~15min。超高壓汞燈的發(fā)光是電極間放電使水銀分子不斷解離和還原過程中發(fā)射光量子的結(jié)果。它發(fā)射很強的紫外和藍紫光,足以激發(fā)各類熒光物質(zhì),因此,為熒光顯微鏡普遍采用。

  超高壓汞燈也散發(fā)大量熱能。因此,燈室必須有良好的散熱條件,工作環(huán)境溫度不宜太高。

  新型超高壓汞燈在使用初期不需高電壓即可引燃,使用一些時間后,則需要高壓啟動(約為15000V),啟動后,維持工作電壓一般為50~60V,工作電流約4A左右。200W超高壓汞燈的平均壽命,在每次使用2h的情況下約為200h,開動一次工作時間愈短,則壽命愈短,如開一次只工作20min,則壽命降低50%。因此,使用時盡量減少啟動次數(shù)。燈泡在使用過程中,其光效是逐漸降低的。燈熄滅后要等待冷卻才能重新啟動。點燃燈泡后不可立即關閉,以免水銀蒸發(fā)不完全而損壞電極,一般需要等15min。由于超高壓汞燈壓力很高,紫外線強烈,因此燈泡必須置燈室中方可點燃,以免傷害眼睛和發(fā)生爆炸時造成操作。

  超高壓汞燈(100W或200W)光源的電路和包括變壓、鎮(zhèn)流、啟動幾個部分。在燈室上有調(diào)節(jié) 燈泡發(fā)光中心的系統(tǒng),燈泡球部后面安裝有鍍鋁的凹面反射鏡,前面安裝有集光透鏡。

  國產(chǎn)超高壓汞燈GCQ-200型性能良好,可以代替HBO-200等型的進口燈泡,平均壽命在200h以上,價格也比較低。

  我國研制的一種簡易輕便型高色溫溴鎢熒光光源裝置,體積小,重量輕,功率小,交、直流兩用(自帶直流電源),易于攜帶,使用方便,已推廣應用。

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  濾色系統(tǒng)是熒光顯微鏡的重要部位,由激發(fā)濾板和壓制濾板組成。濾板型號,各廠家名稱常不統(tǒng)一。濾板一般都以基本色調(diào)命名,前面字母代表色調(diào),后面字母代表玻璃,數(shù)字代表型號特點。如德國產(chǎn)品(Schott)BG12,就是種藍色玻璃,B是藍色的第一個字母,G是玻璃的第一個字母;我國產(chǎn)品的名稱已統(tǒng)一用拼音字母表示,如相當于BG12的藍色濾板名為QB24,Q是青色(藍色)拼音的第一個字母,B是玻璃拼音的第一個字母。不過有的濾板也可以透光分界濾長命名,如K530,就是表示壓制濾長530nm以下的光而透過530nm以上的光。還有的廠家的濾板完全以數(shù)字命名,如美國Corning廠的NO:5-58,即相當于BG12。

  1.激發(fā)濾板  根據(jù)光源和熒光色素的特點,可選用以下三類激發(fā)濾板,提供一定波長范圍的激發(fā)光。

  紫外光激發(fā)濾板:此濾板可使400nm以下的紫外光透過,阻擋400nm以上的可見光通過。常用型號為UG-1或UG-5,外加一塊BG-38,以除去紅色尾波。

  紫外藍光激發(fā)濾板:此濾板可使300~450nm范圍內(nèi)的光通過。常用型號為ZB-2或ZB-3,外加BG-38。

  紫藍光激發(fā)濾板:它可使350~490nm的光通過。常用型號為QB24(BG12)。

  最大吸收峰在500nm以上者的熒光素(如羅達明色素)可用藍綠濾板(如B-7)激發(fā)。

  近年開始采用金屬膜干涉濾板,由于針對性強,波長適當,因而激發(fā)效果比較玻璃濾更好。如西德Leitz廠的FITC專用KP490濾板和羅達明的S546綠色濾板,均遠比玻璃濾板效果好。

  激發(fā)濾板分薄厚兩種,一般暗視野選用薄濾板,亮視野熒光顯微鏡可選用厚一些?;疽笫且垣@得最明亮的熒光和最好的背景為準。

  2.壓制濾板 壓制濾板的作用是完全阻擋激發(fā)光通過,提供相應濾長范圍的熒光。與激發(fā)濾板相對應,常用以下3種壓制濾板:

  紫外光壓制濾板:可通過可見光、阻擋紫外光通過。能與UG-1或UG-5組合。常用GG-3K430或GG-6K460。

  紫藍光壓制濾板:能通過510nm以上濾長的熒光(綠到紅),能與BG-12組合。通常用OG-4K510或OG-1K530。

  紫外紫光壓制濾板:能通過460nm以上波長的熒光(藍到紅),可與BG-3組合,常用OG-11K470AK 490,K510。

  (三)反光鏡

  反光鏡的反光層一般是鍍鋁的,因為鋁對紫外光和可見光的藍紫區(qū)吸收少,反射達90%以上,而銀的反射只有70%;一般使用平面反光鏡。

  (四)聚光鏡

  專為熒光顯微鏡設計制作的聚光器是用石英玻璃或其他透紫外光的玻璃制成。分明視野聚光器的暗視野聚光器兩種。還有相差熒光聚光器。

  1.明視野聚光器  在一般熒光顯微鏡上多用明視野聚光器,它具有聚光力強,使用方便,特別適于低、中倍放大的標本觀察。

  2.暗視野聚光器  暗視野聚光器在熒光顯微鏡中的應用日益廣泛。因為激發(fā)光不直接進入物鏡,因而除散射光外,激發(fā)光也不進入目鏡,可以使用薄的激發(fā)濾板,增強激發(fā)光的強度,壓制濾板也可以很薄,因紫外光激發(fā)時,可用無色濾板(不透過紫外)而仍然產(chǎn)生黑暗的背景。從而增強了熒光圖像的亮度和反襯度,提高了圖像的質(zhì)量,觀察舒適,可能發(fā)現(xiàn)亮視野難以分辨的細微熒光顆粒。

  3.相差熒光聚光器  相差聚光器與相差物鏡配合使用,可同時進行相差和熒光聯(lián)合觀察,既能看到熒光圖像,又能看到相差圖像,有助于熒光的定位準確。一般熒光觀察很少需要這種聚光器。

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  各種物鏡均可應用,但最好用消色差的物鏡,因其自體熒光極微且透光性能(波長范圍)適合于熒光。由于圖像在顯微鏡視野中的熒光亮度與物鏡鏡口率的平方成正比,而與其放大倍數(shù)成反比,所以為了提高熒光圖像的亮度,應使用鏡口率大的物鏡。尤其在高倍放大 時其影響非常明顯。因此對熒光不夠強的標本,應使用鏡口率大的物鏡,配合以盡可能低的目鏡(4×,5×,6.3×等)。

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  在熒光顯微鏡中多用低倍目鏡,如5×和6.3×。過去多用單筒目鏡,因為其亮度比雙筒目鏡高一倍以上,但目前研究型熒光顯微鏡多用雙筒目鏡,觀察很方便。

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  新型的落射光裝置是從光源來的光射到干涉分光濾鏡后,波長短的部分(紫外和紫藍)由于濾鏡上鍍膜的性質(zhì)而反射,當濾鏡對向光源呈45。傾斜時,則垂直射向物鏡,經(jīng)物鏡射向標本,使標本受到激發(fā),這時物鏡直接起聚光器的作用。同時,濾長長的部分(綠、黃、紅等),對濾鏡是可透的,因此,不向物鏡方向反射,濾鏡起了激發(fā)濾板作用,由于標本的熒光處在可見光長波區(qū),可透過濾鏡而到達目鏡觀察,熒光圖像的亮度隨著放大倍數(shù)增大而提高,在高放大時比透射光源強。它除具有透射式光源的功能外,更適用于不透明及半透明標本,如厚片、濾膜、菌落、組織培養(yǎng)標本等的直接觀察。近年研制的新型熒光顯微鏡多采用落射光裝置,稱之為落射熒光顯微鏡。

熒光顯微鏡標本制作要求編輯本段回目錄

 ?。ㄒ唬┹d玻片

  載玻片厚度應在0.8~1.2mm之間,太厚的坡片,一方面光吸收多,另一方面不能使激發(fā)光在標本上聚集。載玻片必須光潔,厚度均勻,無明顯自發(fā)熒光。有時需用石英玻璃載玻片。

  (二)蓋玻片

  蓋玻片厚度在0.17mm左右,光潔。為了加強激發(fā)光,也可用干涉蓋玻片,這是一種特制的表面鍍有若干層對不同波長的光起不同干涉作用的物質(zhì)(如氟化鎂)的蓋玻片,它可以使熒光順利通過,而反射激發(fā)光,這種反射的激發(fā)光女可激發(fā)標本。

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  組織切片或其他標本不能太厚,如太厚激發(fā)光大部分消耗在標本下部,而物鏡直接觀察到的上部不充分激發(fā)。另外,細胞重迭或雜質(zhì)掩蓋,影響判斷。

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  封裱劑常用甘油,必須無自發(fā)熒光,無色透明,熒光的亮度在pH8.5~9.5時較亮,不易很快褪去。所以,常用甘油和0.5mol/l pH9.0~9.5的碳酸鹽緩沖液的等量混合液作封裱劑。

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  一般暗視野熒光顯微鏡和用油鏡觀察標本時,必須使用鏡油,最好使用特制的無熒光鏡油,也可用上述甘油代替,液體石蠟也可用,只是折光率較低,對圖像質(zhì)量略有影響。

使用熒光顯微鏡的注意事項編輯本段回目錄

 ?。?)嚴格按照熒光顯微鏡出廠說明書要求進行操作,不要隨意改變程序。

 ?。?)應在暗室中進行檢查。進入暗室后,接上電源,點燃超高壓汞燈5~15min,待光源發(fā)出強光穩(wěn)定后,眼睛完全適應暗室,再開始觀察標本。

 ?。?)防止紫外線對眼睛的損害,在調(diào)整光源時應戴上防護眼鏡。

 ?。?)檢查時間每次以1~2h為宜,超過90min,超高壓汞燈發(fā)光強度逐漸下降,熒光減弱;標本受紫外線照射3~5min后,熒光也明顯減弱;所以,最多不得超過2~3h。

 ?。?)熒光顯微鏡光源壽命有限,標本應集中檢查,以節(jié) 省時間,保護光源。天熱時,應加電扇散熱降溫,新?lián)Q燈泡應從開始就記錄使用時間。燈熄滅后欲再用時,須待燈泡充分冷卻后才能點燃。一天中應避免數(shù)次點燃光源。

 ?。?)標本染色后立即觀察,因時間久了熒光會逐漸減弱。若將標本放在聚乙烯塑料袋中4℃保存,可延緩熒光減弱時間,防止封裱劑蒸發(fā)。

 ?。?)熒光亮度的判斷標準:一般分為四級,即“一”—無或可見微弱熒光。“+”—僅能見明確可見的熒光。“++”—可見有明亮的熒光。“+++”—可見耀眼的熒光。

熒光圖像的記錄方法編輯本段回目錄

  熒光顯微鏡所看到的熒光圖像,一是具有形態(tài)學特征,二是具有熒光的顏色和亮度,在判斷結(jié)果時,必須將二者結(jié)合起來綜合判斷。結(jié)果記錄根據(jù)主觀指標,即憑工作者目力觀察。作為一般定性觀察,基本上可靠的。隨著技術科學的發(fā)展,在不同程度上采用客觀指標記錄判斷結(jié)果,如用細胞分光光度計,圖像分析儀等儀器。但這些儀器記錄的結(jié)果,也必須結(jié)合主觀的判斷。

  熒光顯微鏡攝影技術對于記錄熒光圖像十分必要,由于熒光很易褪色減弱,要即時攝影記錄結(jié)果。方法與普通顯微攝影技術基本相同。只是需要采用高速感光膠片如ASA200以上或24。以上。因紫外光對熒光猝滅作用大,如FITC的標記物,在紫外光下照射30s,熒光亮度降低50%。所以,曝光速度太慢,就不能將熒光圖像拍攝下來。一般研究型熒光顯微鏡都有半自動或全自動顯微攝影系統(tǒng)裝置。

熒光染料的使用編輯本段回目錄

吖啶橙:吖啶橙是最經(jīng)典的靈敏的熒光染料,它可對細胞中的DNA和RNA同時染色而顯示不同顏色的熒光,DNA呈綠色熒光,RNA呈橙紅色熒光。
EB:染色DNA和RNA
熒光素雙醋酸酯(FDA):FAD 本身無熒光,無極性,可透過完整的原生質(zhì)膜。 一旦進入原生質(zhì)體后,由于受到酯酶分解而產(chǎn)生 具有熒光的極性物質(zhì)熒光素。它不能自由出入原 生質(zhì)膜,因此有活力的細胞能產(chǎn)生熒光,無活力 的原生質(zhì)體不能分解FAD無熒光產(chǎn)生。5mgFDA溶于1ml丙酮中,避光4℃下貯存,使用 時取0.22mlFDA貯存液加入5ml0.65mol/L甘露醇中.使用時,使最終濃度為0.01%。
熒光染料Ho33342和若丹明123: 活細胞雙熒光染色觀察細胞核和線粒體。一般的生物染料不能穿透細胞膜,只有當細胞被固定后改變了細胞膜的通透性,染料才能進入細胞內(nèi)。但有些活體染料能進入活細胞,并對細胞不產(chǎn)生毒性作用。熒光染料Ho33342和若丹明123都是活體染料。Ho33342能與細胞中DNA進行特異的結(jié)合,若丹明123能與線粒體進行特異的結(jié)合。采用兩種熒光染料的混合染液可對一個活細胞的核和線粒體同時染色。

熒光組化實驗中應注意的幾個問題編輯本段回目錄

1.每種熒光染料,均有自己的最適PH值,此時熒光最強。當pH改變時,不僅熒光強度減弱,而且波長將有所改變,因此熒光檢測時要在一定的PH值的緩沖液中進行。
2.一放熒光染色在20。C以下時熒光比較穩(wěn)定,溫度升高常出現(xiàn)溫度猝滅。
3.在熒光觀察中,常因激發(fā)光的增強而使樣品熒光很快衰竭,造成觀察和照相困難。為此最好用能量小的長波長光進行觀察,需照相時再適當增強激發(fā)光。
4.一般熒光染液的濃度在萬分之一以下,甚至億萬分之一,也能使標本著色。在一定的限度內(nèi),熒光強度可隨熒光素的濃度增加而增強,但超過限度,熒光強度反而下降,這是由于熒光分子間的締合而使自身熒光猝滅所致。

體視熒光顯微鏡使用方法與注意事項編輯本段回目錄

使用方法:
(1)將材料片放在載物臺上。
(2)開啟熒光顯微鏡穩(wěn)壓器.然后按下啟動組點燃紫外燈15min內(nèi)不得關閉,關閉后3min內(nèi)不得再啟動。
(3)將激發(fā)濾光片轉(zhuǎn)至v,分色片調(diào)到v,選用495或475nm阻擋濾光片。
(4)選用uvFL40、uvFL100熒光接物鏡鏡檢。
(5)在玻片上加無熒光油,先用40 x,再用100 x調(diào)焦鏡檢.呈現(xiàn)熒光。
(7)因熒光物質(zhì)受紫外光照射時隨時間的增長熒光逐漸變?nèi)?,因此鏡檢時應經(jīng)常變換視野。
(8)亦可用uvFL10或uvFL20低倍鏡鏡檢材料(用低倍鏡時不加無熒光油)。

熒光顯微鏡操作程序編輯本段回目錄

1. 開機:
1.1. 打開房間總電源開關
1.2. 打開電腦電源開關
1.3. 打開數(shù)碼相機電源開關
1.4. 打開顯微鏡電源開關(打開汞燈電源開關)

2. 調(diào)試顯微鏡光路:
2.1. 把載玻片放到載物臺上。調(diào)節(jié)聚焦。
2.2. 根據(jù)物鏡指數(shù)乘0.8確定聚光鏡光圈值,調(diào)整到位。
2.3. 將視場光闌縮小,然后調(diào)節(jié)聚光鏡高度,直到從目鏡中觀察到視場光闌的清晰成像。
2.4. 放大視場光闌,使其在目鏡中的黑框擴展到視野以外。

3. 調(diào)試數(shù)碼相機拍攝照片:
3.1. 在顯微鏡取景器中對好視野及焦距。
3.2. 打開photoshop程序。
3.3. 點擊 “文件 -- 自動…。”調(diào)出相機控制窗口。
3.4. ZOOM定為77。拍攝圖片格式為640*480。
3.5. 在相機控制窗口上點preview,觀察預覽圖象的亮度。選擇適當?shù)钠毓鈺r間使預覽圖片的亮度合適。
3.6. 點拍攝按紐拍攝,等待幾秒鐘后圖片傳回電腦并在photoshop窗口里顯示。
3.7. 繼續(xù)拍攝下一張照片。
3.8. 拍攝十來張照片后要及時保存照片。
3.9. 先關閉相機控制按紐。并保存拍攝條件到默認值。
3.10. 在photoshop中保存剛拍攝的照片到指定文件夾中,保存后要關閉照片。
3.11. 保存并關閉全部照片后重新打開相機控制窗口繼續(xù)拍攝。
3.12. 拍攝全部完成后保存所拍攝的照片。需要時將照片通過網(wǎng)絡上傳到校園網(wǎng)服務器上,不能使用U盤或軟盤轉(zhuǎn)移文件?;蛘邔⒄掌募啼浀焦獗P上。

4. 關機:
4.1. 關閉顯微鏡電源。
4.2. 關閉汞燈電源。
4.3. 關閉數(shù)碼相機電源。
4.4. 關閉電腦時點“重新啟動電腦”,待電腦進入關閉狀態(tài)并重新啟動時按電腦電源開關強制關機。注意不能直接點擊“關閉電腦”。
4.5. 關閉房間電源總開關。

奧林巴斯熒光顯微鏡使用說明和注意事項編輯本段回目錄

1、 初次使用者事先要經(jīng)過培訓。
2、 該顯微鏡有2套拍照系統(tǒng);傳統(tǒng)膠卷拍照和數(shù)碼拍照。根據(jù)需要可更換相應的附件。
3、 該鏡可作為明視場顯微鏡使用,也可作為熒光顯微鏡使用,根據(jù)需要,做相應的附件連接,開啟相應的電源。禁止亂調(diào)設置,以免影響他人正常使用。
4、 作為明視場顯微鏡使用;A、接通電源后,打開顯微鏡底座前的電源開關,按光亮需要調(diào)節(jié)底座右側(cè)的滑竿。B、根據(jù)需要,調(diào)節(jié)底座光柵和聚光器光柵及其高度,可獲得最佳的圖象效果。C、需要圖片,要把鏡體上的相應拉桿拉到綠線位子。按下相應附件上的照相按扭。
5、 作為熒光顯微鏡使用;A、先關閉熒光通道,再打開熒光激發(fā)器電源,等待15分鐘。B、等待期間,打開顯微鏡光源,找到需要觀察的樣品,選用合適的物鏡,調(diào)整焦距。C、關閉顯微鏡光源,打開熒光通道。D、需要圖片,要把鏡體上的相應拉桿拉到綠線位子。按下相應附件上的照相按扭。

注意事項:
1、 不要污染物鏡鏡頭。一旦污染,先用擦鏡紙擦除一遍,再用顯微鏡專用擦洗液擦洗,最后用鏡紙再擦一遍。用油鏡鏡頭后,以同樣方法擦洗。
2、 關閉顯微鏡電源前,先把光源調(diào)到最低。
3、 用過熒光鏡的,注意清潔載物臺,防止有害有毒致癌物污染。
4、 結(jié)束工作,關閉所有電源,清潔工作臺和房間。
5、 發(fā)現(xiàn)漏電和其他故障,及時報告。

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