激光共聚焦显微镜的工作模式主要基于其光学设计、扫描方式和信号处理技术的不同,以下是其核心工作模式的分类及特点:
1. 普通扫描模式
原理:逐点扫描样品,通过针孔共聚焦技术获取二维光学切片。
特点:
基础成像模式,适用于大多数荧光标记样品。
分辨率高,背景干扰低。
应用场景:细胞结构、组织切片观察。
2. Z-stack模式(三维成像)
原理:在Z轴方向连续扫描多层,合成三维图像。
特点:
立体结构可视化,支持三维重建和定量分析。
适用于厚样品或动态过程(如细胞分裂)。
应用场景:细胞器分布、胚胎发育研究。
3. 时间序列模式
原理:连续扫描同一区域,记录动态变化。
特点:
实时追踪生物过程(如细胞迁移、信号传导)。
需平衡时间分辨率与光毒性。
应用场景:活细胞动态分析、药物作用实时监测。
4. 光谱扫描模式(λ-scan / Spectral Imaging)
原理:检测荧光信号的波长分布,分离多通道信号。
特点:
消除荧光串扰,实现多标记同时成像。
支持光谱分析(如FRET、拉曼光谱)。
应用场景:多色荧光标记、分子相互作用研究。
5. 荧光共振能量转移模式
原理:检测两个荧光基团间的能量转移效率。
特点:
分子间距离敏感(1-10 nm),反映蛋白相互作用。
需特定FRET对和校正方法。
应用场景:蛋白-蛋白相互作用、信号通路研究。
6. 光片层扫描模式
原理:结合光片层照明与共聚焦检测,减少光漂白。
特点:
适用于活体成像,成像速度快、光毒性低。
需特殊硬件支持(如双光子激光)。
应用场景:胚胎发育、神经活动追踪。
7. 反射模式
原理:利用样品表面反射光成像,无需荧光标记。
特点:
观察非荧光样品(如细胞膜、金属结构)。
分辨率低于荧光模式。
应用场景:细胞形态学、材料表面分析。
8. 透射模式
原理:类似传统显微镜,检测透射光强度。
特点:
适用于透明样品(如薄切片、活体细胞)。
可结合相差或DIC(微分干涉)技术。
应用场景:细胞培养观察、亚细胞结构研究。
9. 多光子模式
原理:使用近红外激光激发荧光,减少光损伤。
特点:
深层组织成像(穿透深度>500 μm)。
需高功率飞秒激光器。
应用场景:脑神经科学、肿瘤微环境研究。
其他扩展模式
荧光寿命成像:测量荧光分子寿命,反映微环境(如pH、离子浓度)。
结构光照明显微:结合网格投影突破衍射极限,提升分辨率。
共定位分析:量化不同荧光标记的空间重叠程度。
总结
激光共聚焦显微镜的核心模式包括普通扫描、Z-stack、时间序列、光谱扫描、FRET、光片层、反射、透射、多光子等。选择模式时需结合样品类型(荧光/非荧光、厚度)、实验目标(静态观察/动态追踪)和硬件配置(激光器、探测器)。G端系统常整合多种模式以扩展功能。