共聚焦顯微鏡的應(yīng)用廣泛，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，分析處理軟件功能豐富。在細(xì)胞及分子生物學(xué)、藥物篩選、大腦和神經(jīng)科學(xué)、免疫學(xué)、形態(tài)學(xué)、食品衛(wèi)生、發(fā)酵、遺傳學(xué)、藥理學(xué)等領(lǐng)域具有不可替代的作用。

共聚焦顯微鏡的功能

　　共聚焦顯微鏡的功能主要分圖像處理功能和細(xì)胞生物學(xué)功能兩個(gè)方面：

　　一、圖層處理功能

　　1、組織光學(xué)切片：

　　共聚焦顯微鏡利用照明點(diǎn)與探測(cè)點(diǎn)共軛特性，可有效yi制同一焦點(diǎn)平面上非測(cè)量點(diǎn)的雜散熒光及來(lái)自樣品中非焦平面的熒光，從而獲得普通光鏡無(wú)法達(dá)到的分辨率。

　　共聚焦顯微鏡以一個(gè)微動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)控制載物臺(tái)的升降，可以逐層獲得高反差、高分辨率、高靈敏度的二維光學(xué)橫斷面圖像，從而對(duì)活的或固定的細(xì)胞及組織進(jìn)行無(wú)損傷的系列“光學(xué)切片”，得到各個(gè)層面的信息。這種功能也被稱(chēng)為“細(xì)胞CT”或“顯微CT”。

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　　2、三圖像重建：

　　共聚焦顯微鏡通過(guò)薄層光學(xué)切片功能，可獲得真正意義上的三維數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理及三維重建軟件，沿X、Y和Z軸或其它任意角度來(lái)觀察標(biāo)本的外形及剖面，并得到三維的立體結(jié)構(gòu)，從而能十分靈活、直觀地進(jìn)行形態(tài)觀察，并揭示亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系。

　　3、細(xì)胞物理會(huì)生物化學(xué)測(cè)定：

　　共聚焦顯微鏡可進(jìn)行低光探測(cè)、活細(xì)胞定量分析和重復(fù)的熒光定量分析，從而能對(duì)單細(xì)胞或細(xì)胞群的溶酶體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞骨架、結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)、DNA、RNA、酶和受體分子等細(xì)胞特異結(jié)構(gòu)的含量、組份及分布進(jìn)行定性、定量、定時(shí)及定位測(cè)定;同時(shí)還可測(cè)定分子擴(kuò)散、膜電位、氧化-還原狀態(tài)和配體結(jié)合等生化反應(yīng)變化程度。

　　4、熒光的定量、定位分析：

　　共聚焦顯微鏡可對(duì)單標(biāo)記或雙標(biāo)記細(xì)胞及組織標(biāo)本的共聚焦熒光進(jìn)行定量分析，并顯示熒光沿Z軸的強(qiáng)度變化;同時(shí)還可自動(dòng)將熒光圖像與象差圖像重疊以顯示熒光在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的精確定位。

　　共聚焦顯微鏡還可測(cè)量標(biāo)本深層的熒光分布。也適用于高靈敏度的快速熒光測(cè)定，準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)抗原表達(dá)、熒光原位雜交斑點(diǎn)及細(xì)胞結(jié)合和殺傷的形態(tài)學(xué)特性，并作定量分析。

　　5、Ca²⁺、pH及其它細(xì)胞內(nèi)離子的實(shí)時(shí)定量測(cè)定：

　　利用Flu-3、Indo-1、Fura-Red等多種熒光探針，共聚焦顯微鏡能完成活細(xì)胞生理信號(hào)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，可對(duì)單個(gè)細(xì)胞內(nèi)各種離子(Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺和pH)的比例及動(dòng)態(tài)變化作毫秒級(jí)實(shí)時(shí)定量分析;可以定量探測(cè)胞質(zhì)中(Ca²⁺對(duì)腫瘤啟動(dòng)因子、化學(xué)因子、生長(zhǎng)因子及各種激素等刺激反應(yīng);使用熒光探針Flu-3和SNARF可同時(shí)測(cè)定Ca²⁺和pH值。

　　二、細(xì)胞生物學(xué)功能

　　1、熒光光漂泊恢復(fù)(FRAP)技術(shù)：

　　共聚焦顯微鏡能借助于高強(qiáng)度脈沖式激光照射細(xì)胞的某一區(qū)域，從而造成該區(qū)域熒光分子的光淬滅，其周?chē)姆谴銣鐭晒夥肿訉⒁砸欢ㄋ俾氏蚴苷諈^(qū)域擴(kuò)散，擴(kuò)散速率可直接進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由此揭示細(xì)胞結(jié)構(gòu)和各種變化的機(jī)制，用于研究細(xì)胞骨架構(gòu)成、核膜結(jié)構(gòu)和大分子組裝等。

　　2、胞間通訊的研究：

　　共聚焦顯微鏡通過(guò)測(cè)量細(xì)胞縫隙連接介導(dǎo)的分子轉(zhuǎn)移，觀察相鄰細(xì)胞之間的胞間通訊。用于研究腫瘤啟動(dòng)子、生長(zhǎng)因子以及細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺、pH和cAMP對(duì)縫隙連接和胞間通訊的影響。

　　3、細(xì)胞膜流動(dòng)性測(cè)定：

　　共聚焦顯微鏡可通過(guò)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)細(xì)胞膜流動(dòng)性進(jìn)行定量和定性分析，在研究膜的磷脂酸組成分析、藥物效應(yīng)和作用位點(diǎn)、溫度反應(yīng)測(cè)定及物種比較等方面有重要作用。

　　4、光活化技術(shù)：

　　共聚焦顯微鏡具有光活化測(cè)定功能，可以控制籠鎖探針?lè)纸獾乃查g光波長(zhǎng)和照射時(shí)間，從而人為地控制多種生物活性產(chǎn)物及其它化合物發(fā)揮作用的時(shí)間和空間，以此研究可形成籠鎖化合物的許多重要活性物質(zhì)(如神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)第二信使cAMP、核苷酸、Ca²⁺及某些熒光素等)在細(xì)胞增殖、分化等生物代謝過(guò)程中的作用。

共聚焦顯微鏡的應(yīng)用

　　1、在生物及醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用

　　隨著激光共聚焦掃描技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，共聚焦顯微鏡在生物學(xué)及醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛和深入，已經(jīng)滲透到分子生物學(xué)、基因組學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、病毒學(xué)、細(xì)菌學(xué)、組織生物學(xué)、胚胎學(xué)、免疫學(xué)、病理學(xué)、流行病學(xué)、皮膚病學(xué)、腫瘤等相關(guān)分支領(lǐng)域。

　　通過(guò)共聚焦顯微鏡可以直接觀測(cè)到細(xì)胞形態(tài)學(xué)的組織、細(xì)胞之間的相互作用、細(xì)胞的光學(xué)老化過(guò)程、紫外光對(duì)細(xì)胞的作用、細(xì)胞對(duì)過(guò)敏和刺激作用的反應(yīng)、真菌感染、組織微環(huán)境、傷口的愈合和組織重建、藥物擴(kuò)散等現(xiàn)象。共聚焦顯微鏡可很好地補(bǔ)充或替代許多操作繁瑣的實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)植物組織細(xì)胞進(jìn)行觀察。

　　2、在材料生產(chǎn)檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　除了在生物及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，共聚焦顯微鏡在陶瓷、金屬、半導(dǎo)體、芯片等材料科學(xué)及生產(chǎn)檢測(cè)領(lǐng)域中也具有廣泛的應(yīng)用。例如，鋼的鑄造組織一般比較粗大，可直接用共聚焦顯微鏡進(jìn)行觀察，同時(shí)可以利用其模擬微合金鋼在不同冷卻工藝下的凝固以及奧氏體不銹鋼的敏化過(guò)程，原位觀察過(guò)程中樣品表面的變化及與第二相析出情況。