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不想實驗白忙活？高質(zhì)量熒光成像小技巧學起來
熒光染色是個麻煩的工作流程，辛苦染色樣品就為了獲得一張好的熒光圖片，如果成像沒做好、圖片沒拍好，那真的是血虧、白忙活。為什么要用熒光成像？如何用熒光顯微鏡拍攝才能獲得高質(zhì)量的熒光成像？今天我們就來給大家介紹一下。
1、熒光成像：現(xiàn)代實驗室是不可少的技術(shù)
熒光染色工作流相對明場染色復雜，那為什么要用熒光成像呢？首先回歸基礎概念，熒光是一種光致發(fā)光現(xiàn)象，指某些物質(zhì)（如熒光探針）在一定波長激發(fā)光的照射下，在短時間內(nèi)發(fā)出比激發(fā)光波長更長、能量更低可見光的現(xiàn)象。
熒光成像具有高靈敏度和高特異性的優(yōu)勢，熒光探針可以特定性標記細胞器等目標，非常適合進行特定蛋白、細胞器等在組織及細胞中的分布的觀察，共定位和相互作用的研究，離子濃度變化等生命動態(tài)過程的追蹤等等，廣泛應用于細胞生物學、神經(jīng)生物學、植物學、微生物學、病理學、遺傳學等各領(lǐng)域，是現(xiàn)代實驗室標配的檢測方案、成像方案。
熒光成像一般使用熒光顯微鏡進行，根據(jù)不同的實驗目標，需要選擇不同型態(tài)的熒光顯微鏡，比如切片類樣品或水質(zhì)檢查等高倍觀察適合用正置熒光顯微鏡，培養(yǎng)皿、活細胞類樣品適合用倒置熒光顯微鏡，植物和模式生物等大樣品適合用體視熒光顯微鏡。
2、熒光顯微鏡的兩個核心部件
熒光的產(chǎn)生包含激發(fā)和發(fā)射兩個過程，在熒光顯微鏡中具體體現(xiàn)為熒光光源和激發(fā)塊兩個關(guān)鍵部件，已經(jīng)都整個在熒光臂（熒光模塊）中，沒有這兩個部件，熒光無從談起，這兩個部件不合適，熒光效果大打折扣。
（1）激發(fā)光源：主要包含以下兩個指標
光源光譜覆蓋發(fā)射光譜：熒光探針在特定波段范圍才能被激發(fā)，因此激發(fā)光源的光譜范圍要能匹配所觀察樣本中的熒光探針的激發(fā)特征。
發(fā)射光譜波段的強度：熒光信號一般較弱，需要使用較高亮度的激發(fā)光以產(chǎn)生較強信號的發(fā)射熒光信號。
（2）激發(fā)塊：用于形成特異性激發(fā)/發(fā)射的一組濾光片，一般包含以下三個
激發(fā)濾光片EX：濾過光源中特定波段的光，用以激發(fā)樣本中特定熒光探針
發(fā)射濾光片EM：允許熒光探針發(fā)射的特定波段的光通過
二向分色鏡DM：反射激發(fā)波段的光，透過發(fā)射波段的光。
3、成像“寧欠勿曝"是個坑，曝光盡量亮一點
看完上面的資料，大家應該都對熒光顯微鏡有更好的了解了，下面我們來講成像拍照部分。
現(xiàn)在的熒光成像拍照基本都是用熒光顯微鏡搭配顯微鏡數(shù)字相機進行的，但不少教學資料可能還停留在膠片時代，這些資料可能和數(shù)字相機不太對得上，典型的就是“寧可欠曝，也不要過曝"，簡稱“寧欠勿曝"。舉個例子，上圖是一張JPG格式的欠曝的斑馬魚熒光圖片，看起來有點費眼神。
通過后期調(diào)整亮度，斑馬魚的信號是增強了，但背景的雜訊和噪點也增強了，看起來很不干凈，色彩也出現(xiàn)了斷層。
膠片相機擅長表現(xiàn)暗部，因此才有“寧欠勿曝"，而顯微鏡數(shù)字相機相反，不擅長表現(xiàn)暗部，如果圖片欠曝，那么有效信號就更可能跟背景噪聲混在一起，從而降低了圖片的信噪比，成像效果就會不理想。因此對于顯微鏡數(shù)字相機來說，樣品信號的曝光盡量亮一點會更好，這可以通過在明美顯微成像系統(tǒng)中增加曝光時間或增益實現(xiàn)。
4、選擇合適的熒光光源和激發(fā)塊
提升信號亮度
上面我們介紹過，熒光顯微鏡有兩個核心部件，熒光光源和激發(fā)塊。要提升熒光亮度，除了調(diào)整相機的曝光時間和增益，還要選擇高光強的熒光光源和合適的濾光片組。熒光光源典型代表是高壓汞燈，它可以在特定波長提供非常高的光強，缺點是需要預熱，使用壽命較短，且在壽命用盡之前還會有亮度衰減問題，如果你的汞燈亮度不足，建議先看看ND濾鏡是不是調(diào)錯了，如果ND濾鏡沒錯，那可能就是壽命快到了，要換個燈泡或換掉整個熒光光源。
部分資料可能還將金屬鹵素燈列為熒光光源，雖然鹵素燈能覆蓋激發(fā)光譜，且使用壽命比汞燈更長，但用作熒光光源時光強是不足的，熒光信號弱，不適合用于數(shù)字成像。
現(xiàn)在我們有比汞燈和鹵素燈都要好的熒光光源，LED熒光光源，比如寬光譜大功率LED熒光光源和四通道光源. LED熒光光源能提供接近汞燈的激發(fā)光譜和光強，而且可以即開即用，亮度可以線性調(diào)整，省去了預熱、調(diào)ND濾鏡等一系列流程，使用更加方便，而且壽命還能達到汞燈等幾十倍甚至上百倍。
激發(fā)塊用于形成特異性激發(fā)/發(fā)射光譜，如果激發(fā)塊的參數(shù)和熒光探針的參數(shù)不匹配，就會導致樣品熒光信號弱，需要切換到合適的激發(fā)塊解決。另外激發(fā)塊還有個通光效率的參數(shù)，一般進口濾光片組的通光效率要比國產(chǎn)濾光片組好幾十個百分比，熒光信號顯著更強，背景更暗，信噪比更高，但對應地成本也會高很多，明美選用進口濾光片組裝熒光激發(fā)塊，在保障良好的激發(fā)效果前提下，有效降低了成本，并且除了BGUYR等常用波段，還有針對結(jié)核檢查的寶藍B2和針對熒光原位雜交FISH的藍綠雙通等特殊配置，大大提升了病理檢查等成像應用的效率。
5、使用高靈敏度相機和色階/曲線
提升信噪比
數(shù)字相機隨著增益值提升和曝光時間的增加，會有不同程度的背景噪聲和熱噪聲問題，使用高靈敏度相機可以用更低的曝光時間實現(xiàn)理想的曝光，這不僅更方便拍攝未固定的樣品，還能帶來更高的信噪比，因此熒光成像一般推薦用高靈敏度相機。
熒光成像通常多多少少會有背景熒光問題，使用熒光擋板遮擋明場聚光鏡，能減少落射熒光成像時的背景熒光，而在數(shù)字相機成像時，我們可以通過調(diào)整明美顯微成像系統(tǒng)的色階或者曲線設置，實時壓低或去除背景熒光信號，再拍照。比如色階處理中，我們通常把滑條左下的滑塊往右調(diào)，來去除背景熒光信號，然后將中間滑塊往左調(diào)，適當補償樣品信號，即可獲得高信噪比的成像。
6、圖片格式用TIFF更保險
在一開始的例子中，我們特別強調(diào)了JPG格式，那是不是用其他格式會更好？還真的是。
通過簡單后期處理，我們還是可以獲得一張能用的樣品圖。這是因為JPG文件格式會將暗部細節(jié)和高光細節(jié)等人眼不善于分辨的內(nèi)容丟掉，來壓縮數(shù)據(jù)量，這里面可能就包含對我們有用的樣品細節(jié)，而TIF格式可以儲存未壓縮的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理還是有機會用得上的，這也是論文圖片通常用TIF格式的原因。