光学成像平台
 
 
 
 

神经所光学成像实验室建立于 2002 年,是中科院上海生命科学研究院神经科学研究所的光学显微镜公共实验室,现有专业技术人员5名,由胡谦博士负责管理。目前该实验室配备有 Zeiss LSM 510 META 正置激光扫描共聚焦显微镜、Zeiss LSM 510 倒置激光扫描共聚焦显微镜、Nikon TE-2000E 活细胞观察系统、Nikon A1R 倒置激光扫描共聚焦显微镜、Prairie 活体双光子显微镜以及 Hamamatsu 红外 CCD、EPC-10 三道膜片钳放大器、AMPI Master-8 可编程刺激器等电生理研究专用仪器。该实验室每周开放 7 天,周一至周五开放 13 小时,周六周日开放8小时,为国内设备较先进、仪器使用率较高的公共实验室。

激光扫描共聚焦显微术是先进的分子和细胞生物学研究技术。它在传统荧光显微镜成像的基础上采用激光作为光源、通过使用激光扫描装置和共轭聚焦装置、利用计算机控制的数字化图像采集和处理技术,使研究者能够采集细胞或组织内部的荧光标记图像、观察细胞或组织内部的微细结构和形态学变化、在亚细胞水平观察胞内重要离子浓度或 pH 的变化、结合电生理技术观察和记录细胞的生理活动。使用激光扫描共聚焦显微镜,还可以对观察样品进行断层扫描和成像、重构和分析细胞的三维空间结构。目前激光扫描共聚焦显微镜已成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、和药理学等研究领域中重要的研究手段。

蔡司(Zeiss)公司的 LSM 510 META可以通过 META 通道(分光光栅和 32 个高灵敏度 PMT 检测器)同时对样品的各段波长信号进行快速采集,并通过先进的 Emission Fingerprinting 技术对光谱进行精确分析,以区分发射光谱高度重叠的标记物的荧光信号,并可较好地消除荧光串色的影响、最大限度减少样品荧光信号的损失。META 技术在共聚焦显微镜的应用是荧光检测技术的重大突破,适合目前不断发展的新荧光标记技术的应用(如多荧光蛋白标记等),使得对细胞荧光信号的动态分析更方便和高效,如 FRAP,FRET 分析等,为生命科学研究提供了更加灵活、多样的手段和方法。

双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。双光子激发的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。双光子激发需要很高的光子密度,为了不损伤细胞,双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脉冲宽度只有 100 飞秒,而其周期可以达到 80 至 100 兆赫。在使用高数值孔径的物镜将脉冲激光的光子聚焦时,物镜的焦点处的光子密度是最高的,双光子激发只发生在物镜的焦点上,所以双光子显微镜不需要共聚焦针孔,提高了荧光检测效率。双光子荧光显微镜有很多优点:1)长波长的光比短波长的光受散射影响较小容易穿透标本;2)焦平面外的荧光分子不被激发使较多的激发光可以到达焦平面,使激发光可以穿透更深的标本;3)长波长的近红外光比短波长的光对细胞毒性小;4)使用双光子显微镜观察标本的时侯,只有在焦平面上才有光漂白和光毒性。所以,双光子显微镜比单光子显微镜更适合用来观察厚标本、更适合用来观察活细胞、或用来进行定点光漂白实验。

神经所光学成像实验室对各界相关研究人员开放,实行有偿服务,欢迎广大研究人员前来使用。

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