激光共聚焦顯微鏡的工作模式主要基于其光學(xué)設(shè)計(jì)、掃描方式和信號(hào)處理技術(shù)的不同,以下是其核心工作模式的分類及特點(diǎn):
1. 普通掃描模式
原理:逐點(diǎn)掃描樣品,通過(guò)針孔共聚焦技術(shù)獲取二維光學(xué)切片。
特點(diǎn):
基礎(chǔ)成像模式,適用于大多數(shù)熒光標(biāo)記樣品。
分辨率高,背景干擾低。
應(yīng)用場(chǎng)景:細(xì)胞結(jié)構(gòu)、組織切片觀察。
2. Z-stack模式(三維成像)
原理:在Z軸方向連續(xù)掃描多層,合成三維圖像。
特點(diǎn):
立體結(jié)構(gòu)可視化,支持三維重建和定量分析。
適用于厚樣品或動(dòng)態(tài)過(guò)程(如細(xì)胞分裂)。
應(yīng)用場(chǎng)景:細(xì)胞器分布、胚胎發(fā)育研究。
3. 時(shí)間序列模式
原理:連續(xù)掃描同一區(qū)域,記錄動(dòng)態(tài)變化。
特點(diǎn):
實(shí)時(shí)追蹤生物過(guò)程(如細(xì)胞遷移、信號(hào)傳導(dǎo))。
需平衡時(shí)間分辨率與光毒性。
應(yīng)用場(chǎng)景:活細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析、藥物作用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
4. 光譜掃描模式(λ-scan / Spectral Imaging)
原理:檢測(cè)熒光信號(hào)的波長(zhǎng)分布,分離多通道信號(hào)。
特點(diǎn):
消除熒光串?dāng)_,實(shí)現(xiàn)多標(biāo)記同時(shí)成像。
支持光譜分析(如FRET、拉曼光譜)。
應(yīng)用場(chǎng)景:多色熒光標(biāo)記、分子相互作用研究。
5. 熒光共振能量轉(zhuǎn)移模式
原理:檢測(cè)兩個(gè)熒光基團(tuán)間的能量轉(zhuǎn)移效率。
特點(diǎn):
分子間距離敏感(1-10 nm),反映蛋白相互作用。
需特定FRET對(duì)和校正方法。
應(yīng)用場(chǎng)景:蛋白-蛋白相互作用、信號(hào)通路研究。
6. 光片層掃描模式
原理:結(jié)合光片層照明與共聚焦檢測(cè),減少光漂白。
特點(diǎn):
適用于活體成像,成像速度快、光毒性低。
需特殊硬件支持(如雙光子激光)。
應(yīng)用場(chǎng)景:胚胎發(fā)育、神經(jīng)活動(dòng)追蹤。
7. 反射模式
原理:利用樣品表面反射光成像,無(wú)需熒光標(biāo)記。
特點(diǎn):
觀察非熒光樣品(如細(xì)胞膜、金屬結(jié)構(gòu))。
分辨率低于熒光模式。
應(yīng)用場(chǎng)景:細(xì)胞形態(tài)學(xué)、材料表面分析。
8. 透射模式
原理:類似傳統(tǒng)顯微鏡,檢測(cè)透射光強(qiáng)度。
特點(diǎn):
適用于透明樣品(如薄切片、活體細(xì)胞)。
可結(jié)合相差或DIC(微分干涉)技術(shù)。
應(yīng)用場(chǎng)景:細(xì)胞培養(yǎng)觀察、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)研究。
9. 多光子模式
原理:使用近紅外激光激發(fā)熒光,減少光損傷。
特點(diǎn):
深層組織成像(穿透深度>500 μm)。
需高功率飛秒激光器。
應(yīng)用場(chǎng)景:腦神經(jīng)科學(xué)、腫瘤微環(huán)境研究。
其他擴(kuò)展模式
熒光壽命成像:測(cè)量熒光分子壽命,反映微環(huán)境(如pH、離子濃度)。
結(jié)構(gòu)光照明顯微:結(jié)合網(wǎng)格投影突破衍射極限,提升分辨率。
共定位分析:量化不同熒光標(biāo)記的空間重疊程度。
總結(jié)
激光共聚焦顯微鏡的核心模式包括普通掃描、Z-stack、時(shí)間序列、光譜掃描、FRET、光片層、反射、透射、多光子等。選擇模式時(shí)需結(jié)合樣品類型(熒光/非熒光、厚度)、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)(靜態(tài)觀察/動(dòng)態(tài)追蹤)和硬件配置(激光器、探測(cè)器)。G端系統(tǒng)常整合多種模式以擴(kuò)展功能。