光学显微镜的技术

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇光学显微镜的技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

光学显微镜的技术范文第1篇

细胞看似十分微小，其实还包含更加细小的“零件”，科学家得借助“眼神超好”的超分辨率显微镜才能看到它们。在这些科学家中，有三个杰出代表获得2014年诺贝尔化学奖，他们分别是来自美国的科学家埃里克・白兹格、威廉姆・艾斯科・莫尔纳尔，以及来自德国的科学家斯特凡・赫尔。

光波的限制

早在公元前1世纪，人们就已经发现了这么一个现象：通过球形透明物体去观察微小的物体时，可以使其放大成像。1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。1665年前后，英国生物学家胡克发明了类似现在学校实验室里用的显微镜，并通过这台显微镜看到了软木中网格状的结构，胡克称之为细胞。这是人类历史上最伟大的发现之一，大大推动了生物学的发展。

自从显微镜发明以来，科学家就不断对它进行改进，期待获得更大的放大倍数和更高的分辨精度。1873年，德国显微镜学家恩斯特・阿贝通过计算发现，由于光波相互干扰的原因，光学显微镜不能无限度地放大微小物质，最多只能“看到”光波波长一半的物质，即尺寸不小于200纳米的物质。这就是有名的“阿贝原则”，200纳米也被称为光学显微镜的“绕射极限”。

“阿贝原则”公布之后，科学家感到十分沮丧，因为分子和原子的尺寸大多在200纳米以下。也就是说，光学显微镜似乎难以“看到”分子和原子所活动的纳米世界了。打个比方来说，如果生命是一座城市，那么细胞就是城市中的每一个房间。我们肉眼只能看到生命“城市”和器官、组织等“建筑”，光学显微镜只能看到细胞“房间”，却难以看到“房间”内的物品。

因此，科学家开始发明多种能“看清”纳米世界的电子显微镜。这些显微镜居然可以看到最小尺寸为0.2纳米的原子，是光学显微镜精度的1 000倍！

让分子发光

正当电子显微镜大展身手的时候，分子生物学家很快发现了一个问题：在物理学和化学研究中得心应手的电子显微镜，到了分子生物学研究中往往有些“水土不服”。因为电子显微镜不能研究活物，它们必须把细胞“残忍地杀死”后才能进行观察。这样一来，生物学家就难以研究分子在活细胞中的正常活动。

于是，生物学家就得重新考虑如何研制出精度超越200纳米的光学显微镜。显然，按照传统的方法继续研究，那就是“钻牛角尖”了，到了必须换种思路来突破“绕射极限”。这种新思路还真被科学家想到了，那就是不再用外来的光源观察细胞，而是让细胞中的分子发出荧光来观察它们。因此，目前生物学家所用的超分辨率显微镜也叫荧光显微镜。

如何让细胞中的分子发出荧光呢？赫尔发明了荧光手电来解决这个问题。赫尔先利用成熟的分子染色技术给细胞注射荧光物质，荧光物质像染料一样沾染到细胞中的生物大分子上。然后，利用荧光手电发出极细的激光束照射生物大分子，大分子上的荧光物质被激发而发出荧光，就像是生物大分子本身发光一样。

突破极限

为何发出荧光的细胞就可以让光学显微镜突破极限呢？因为在周围环境黑暗的情况下，显微镜就可以看到细胞中发光的分子。有一个很好的例子可以说明这个问题。在明亮的白天，我们很难看到几百米外的一盏灯泡；如果是在漆黑的夜晚，这盏灯泡亮起来之后，我们就可以看到它了。

如果夜晚远处只有一盏灯，我们可以很好地分辨出这盏灯。如果夜晚远处有一大片灯，甚至有一座明亮的城市，我们就很难分辨其中的一盏灯，这是因为光线相互干扰，“阿贝原则”又起作用了。因此，赫尔得想办法消除光线干扰。他改进荧光手电，让它可以发出一束激光让生物分子发光，再用另一束激光消除其他荧光，通过两束激光交替扫描细胞，就可以“看清”生物中的大分子了。

莫尔纳尔和白兹格进一步想出了一些办法，消除或滤掉细胞中多余的荧光，结果让显微镜居然成功地“看到”单个的生物分子，这被称为单分子荧光显微镜。

活生生的纳米世界

诺贝尔化学奖评委会认为：“理论上讲，如今没有什么物质结构小得无法研究。”在电子显微镜时代，纳米世界就像沙漠一样一片死寂，其中的所有物质都静静地躺在那里。然而，超分辨率光学显微镜让我们可以看到活生生的纳米世界，所有的生物分子按照它们原本的“生活方式”继续活动，就像显微镜、荧光染料、激光这些东西不存在一样。

有了超分辨光学显微镜，科学家就可以从分子层面看到生命生老病死所带来的变化，为研究疾病机理和开发药物提供了一个新的视野。我们将是这些成果的最大受益者，因为这些成果可以更好地维护我们的健康。

随着超分辨光学显微镜的推广和应用，未来医学专家可以对我们的健康进行“精细”护理和治疗。未来医学专家可以发

光学显微镜的技术范文第2篇

【关键词】 HT-2000尿沉渣分析仪；红细胞；假阳性

与传统尿红细胞检测方法相比， HT-2000尿沉渣分析仪具有检测速度快、精密度高以及重复性好等显著优势， 能够有效缓解因工作人员短缺而无菌尿液标本数量大所带来的工作压力， 解决了尿沉渣分析无法标准化的重大难题 。均一性与非均一性尿红细胞检测能够对肾性与非肾性血尿诊断产生重要的影响 。本次研究收集2014年5月～2015年5月送检住院患者的无菌尿液3000份， 使用HT-2000尿沉渣分析仪检测尿红细胞时结合光学显微镜进行检测， 有效提高了检测准确性， 现报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选取辽宁省义县人民医院2014年5月～ 2015年5月送检住院患者的无菌尿液3000份， 标本于采集后2 h内完成。仪器与试剂：HT-2000尿沉渣分析仪、质控品与配套试剂， 普通光学显微镜， 刻度离心管与水平离心机。

1. 2 方法 将收集到的无菌尿液样本进行混合， 搅匀后分装入两支管中， 每管各10 ml， 采用双盲法进行操作。其中一管采用HT-2000尿沉渣分析仪进行检测， 另一管首先1500 r/min， 离心5 min， 再弃掉上清液， 沉渣后使用光学显微镜进行检测， 2 h内完成检测。

1. 3 判断标准 HT-2000尿沉渣分析仪标准：红细胞每微升>24个， 则为检出阳性。光学显微镜标准：每高倍视野红细胞>3个， 反之则是阴性结果， 对两种方法的红细胞阳性率与HT-2000尿沉渣分析仪检测红细胞的假阳性率进行计算。

2 结果

3000份无菌尿液标本中， HT-2000尿沉渣分析仪检测结果显示阳性663例， 阳性率为22.1%；光学显微镜检测结果显示沉渣分析仪无漏诊， 仅有误诊， 阳性524例， 假阳性139例， 阳性率为17.5%， 假阳性率为5.6%。139例假阳性无菌尿液样本中， 有酵母菌11例， 占7.9%， 有细菌56例， 占40.3%， 结晶68例， 占48.9%， 其他因素4例， 占2.9%。见表1。

3 讨论

尿沉渣就是尿液中的有形状成分， 是原尿经过离心后， 形成的沉渣， 是尿液有形成分质和量的组合， 包括细胞、管形、结晶、细菌、等各种有形成分， 因此， 尿沉淀检测可以准确判定泌尿系统疾病的具体发病部位， 还可以实现对疾病诊断、鉴别诊断与预后的判断。此外， 应注意的是患者采尿后应该迅速地进行检测， 否则放置时间过长， 如果是低张尿可出现溶血；如果是高张尿有可能出现脱水而使红细胞形状发生变化；如果是碱性尿可使血细胞成分和管型崩坏， 影响检验的准确性 。

尿沉淀检测可以发现实验室检查过程中难以检测到的异常情况[1-3]。因为尿沉淀检测有着非常高的准确性， 所以在临床中规范尿沉淀检测的操作与检测是十分必要的。尿沉淀检测中最为重要的指标是尿红细胞：在肾脏病诊断、病情发展以及预后判断中， 尿红细胞检测有着非常重要的意义， 对红细胞进行定量分析是对其临床意义进行研究的关键所在[4-6]。HT-2000尿沉渣分析仪对红细胞进行检测， 结果显示假阳性比较少， 在用于标本量较大的实验室中时能够有效提升工作效率。

当前， 尿沉淀分析检测采用的主要方法有干化学法、显微镜检测法以及流式尿液检测法等。HT-2000尿沉渣分析仪在检测不同项目采用不同的双波长测定试纸块颜色变化， 以鉴别尿液样本中的有形成分。因为HT-2000尿沉渣分析仪具有图形直观、操作简便、结果值稳定以及检测速度快等特点， 所以在临床中的应用非常广泛。

HT-2000尿沉渣分析仪的主要工作机理是采用冷光源积分球检测技术， 报告结晶、上皮细胞、细菌、红细胞与白细胞等有形成分。但是尿液中的有形成分较为相似， 且尿液中成分非常复杂， 各项检测指标与检测项目中因染色、杂质等因素有存在一定相似性。此外HT-2000尿沉渣分析仪在检测过程中会受到一定限制， 从而使检测结果有一定的偏差。比如UF-100尿沉渣分析仪就无法有效识别药物结晶成分、脂肪滴以及肿瘤细胞等物质， 同时也无法识别红细胞的病理类型及形态[7， 8]。所以， 如果患者尿液中存有大量细菌成分或结晶成分时， 会影响到红细胞的测定， 导致假阳性结果的发生， 进而影响到患者疾病的诊断。

本次研究收集2014年5月～2015年5月送检住院患者的无菌尿液3000份， HT-2000尿沉渣分析仪检测结果显示阳性663例， 阳性率为22.1%；光学显微镜检测结果显示沉渣分析仪无漏诊， 仅有误诊， 阳性524例， 假阳性139例， 阳性率为17.5%， 假阳性率为5.6%。139例假阳性无菌尿液样本中， 有酵母菌11例， 占7.9%， 有细菌56例， 占40.3%， 结晶68例， 占48.9%， 其他因素4例， 占2.9%。对HT-2000尿沉渣分析仪检测红细胞显示为阳性， 需要再接受镜检复查， 避免发生临床误诊。诸多学者与专家也曾建议， 对尿液进行分析时， 最好采用干化学法联合尿沉渣自动分析仪共同进行筛查， 并对尿沉渣全自动分析仪提示类酵母菌、项目结晶、病例管型阳性以及细菌计数过高的标本和肾病患者的标本， 同时结合显微镜检测， 能够有效提升尿液标本的检验质量 。

综上所述， 使用HT-2000尿沉渣分析仪检测尿红细胞时结合光学显微镜进行检测， 能够有效提高检测的准确性， 值得在临床中进一步推广应用。

参考文献

[1] 董仁康， 方晓霞， 汤琼健. UF-100尿沉渣分析仪检测红细胞假阳性结果分析.中国处方药， 2015（1）：97-99.

[2] 蒋叙川. UF-100尿沉渣分析仪检测尿中红细胞假阳性分析.西部医学， 2011（2）：55-56.

[3] 崔翔. UF-100尿沉渣分析仪的临床应用分析.检验医学与临床， 2008（1）：146-148.

[4] 王晶. UF-100尿沉渣分析仪临床应用影响因素分析.现代医药卫生， 2011（6）：112-113.

[5] 谭璇， 曹军皓， 陈敏. UF-1000i尿沉渣分析仪在管型检测中的应用价值.职业与健康， 2012（16）：1986-1988.

[6] 樊笑霞， 吴飞， 仲人前. IQ全自动尿沉渣分析仪在检测管型中的应用.检验医学， 2012（1）：24-26.

[7] 夏国华， 束国防， 朱启娟. UF-100尿沉渣分析仪和显微镜检测尿液中管型的比较.东南大学学报（医学版）， 2005， 24（1）：41-43.

光学显微镜的技术范文第3篇

关键词 倒置显微镜；应用领域；发展趋势

中图分类号 TH7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）166-0148-02

20世纪80年代以来，我国光学显微镜的设计发生了很大的进展，在其制作上，越来越注重实用性。为了改进光学显微镜的多功能方面，采用组合方式的装配设计集普通光镜加相差、暗视野、荧光、DIC、摄影装置于一体，使光学显微镜在使用中操作方便且灵活[1]。倒置显微镜与此原理相同，也是结合其他技术达到使用功能的目的，根据倒置显微镜的用途可以分为生物倒置显微镜、偏光倒置显微镜、金相倒置显微镜、荧光倒置显微镜等种类，从而在诸多领域被广泛使用。根据其使用功能特点，我们可以看出倒置显微镜技术具有极其宽阔的发展前景。

1 倒置显微镜技术的原理和具体操作

1.1 倒置显微镜技术的结构原理

倒置显微镜的结构主要由机械、光学和照明3个部分组成，每部分的功能组成都不相同，接下来我们将对其进行详细介绍。

首先，在机械部分，与普通光学显微镜相似，主要有镜座、镜臂、观察镜筒、物镜转换器、载物台以及调节器（包括粗螺旋和细螺旋）组成，在倒置显微镜中有着不用的功能作用，例如，镜座是用以支持整个镜体的一个底座；镜臂是在取放显微镜的时候用来手握的部位；物镜转换器是可以调换不同倍数物镜的结构；载物台用以放置玻片标本；调节器是调节标本与物镜相对位置的装置。

然后，光学部分主要包括目镜和物镜。区别于正置显微镜的是，倒置显微镜的物镜在观察用品的下方，有4～6个，其中，刻有“10×”符号的物镜较短，为低倍镜，刻有“40×”符号的较长，为高倍镜，最长的是刻有“100×”符号的油镜[2]。而且，在油镜和高倍镜上经常会有一圈颜色不同的线，以示区别。目镜装在镜筒的上端，目镜上面分别刻有5×、10×、15×，表示其放大倍数，10×的目镜较为常用。另外，显微镜的放大倍数是目镜放大倍数和物镜放大倍数的乘积，如物镜为10×，目镜为15×，其放大倍数就为10×15=150。

最后，照明部分分为透反射2种，透射式照明在载物台的上方，提供明场、相衬、诺马斯基干涉相衬等显微术的照明；反射式照明安装在物镜的下方，提供荧光观察、金相的明暗场观察、偏振光观察等；随着高分辨成像技术的发展，研究级的倒置显微镜还配置了3～4个的外接照明端口，用于激光共聚焦、荧光漂白后恢复等模块照明；通常倒置显微镜的照明系统均采用科勒照明，使均匀度达到80%以上。聚光器（集光器）的主要作用则是光线集中于所要观察的标本上，其由聚光镜和光圈2部分组成，位于镜台下方的集光器架上[3]。

1.2 倒置显微镜技术的具体操作

在倒置显微镜操作中，最常用的观察方法是相差。这种方法在观察活细胞和微生物的时候不需要染色，是一种比较理想的观察方法。在此基础上，提供各种聚光器来满足需要，可以观察到具有高对比度和对比度的自然背景颜色图像。以下我们叙述一下倒置显微镜的具体操作流程。首先接连电源开机，打开镜体下方的电控开关。在使用的之前，先把要观察的对象放在载物台上，转动转换器，选择物镜，然后进行观察，调节铰链式双目目镜到舒适的状态为止，接下来开始推拉调节镜下的亮度调节器至适宜光源状态，再调节聚光镜下面的光阑，调节光源大小。下一步是调节像距，即转动物镜转换器选择合适倍数的物镜和目镜的同时，调节升降来减小或消除图像周围的光晕，从而提高图像的衬度。下一步就可以直接通过目镜进行观察了，在观察过程中可以调整载物台，选择想要观察视野。最后一步是关机：取下观察对象，使用光源亮度调节器把光线调至最暗；然后关闭镜体下方开关，断开电源，转动物镜转换器，把物镜镜片置于载物台下侧。

2 倒置显微镜技术的主要特点和应用

2.1 倒置显微镜技术的主要特点

根据倒置显微镜的结构分析和具体操作，我们可以发现倒置显微镜组成与普通显微镜相似，但其物镜与照明系统颠倒，倒置显微镜在观察培养的活细胞的时候，具有相差物镜。倒置显微镜和放大镜起的作用是相同的，就是把近处的一个微小物体放大成一个在人眼视力中清晰的图像，但是，倒置显微镜比放大镜的放大率更高。除了此特点，倒置显微镜的发展趋势逐渐与光电转换技术、计算机成像技术等技术结合，在使用中越来越方便灵活。根据其用途可以分为生物倒置显微镜、偏光倒置显微镜、金相倒置显微镜、荧光倒置显微镜等种类，在生物学、医疗科研等领域具有广泛的应用价值。

2.2 倒置显微镜技术的主要应用

倒置显微镜种类较多，根据目镜类别可分为单目倒置显微镜、双目倒置显微镜和三目倒置显微镜，其中三目倒置显微镜的构造中，除了用于双眼观察的两目，还有一目可以用来外接数码相机或计算机，从而组成数码相型倒置显微镜、电脑型倒置显微镜，而电脑型倒置显微镜可以分为生物倒置显微镜和金相倒置显微镜，根据其不同构造发挥的功能，不同的倒置显微镜应用的领域也有所不同。以倒置生物显微镜和金相倒置显微镜为例，倒置生物显微镜适用于生物领域，可以用来观察细菌以及活体组织培养、生物切片、流质沉淀以及其他透明或者半透明物体、粉末、细小颗粒等物体，与普通生物显微镜相比较，倒置生物显微镜对附着培养皿底部和悬浮培养基中的活体物质具有高效的观察功能，另外，倒置生物显微镜在食品检验、水质鉴定、晶体结构分析及化学反应沉淀物分析等领域也能发挥巨大作用。金相倒置显微镜的物镜在工作台下方，在使用金相倒置显微镜的时候不需要考虑所观察物体非观察面的平整情况，并且由于倒置的结构，工作台面的上方比较空旷，也不用考虑所观察物体的高低大小[4]。因此，金相倒置显微镜在金属材料以及其它固体块状物体的工业企业研究中应用广泛。不过，在工作台下方的镜头十分容易沉积灰尘，因此金相倒置显微镜使用者需要勤加保养，以免由于镜头的污渍影响观察效果。

3 倒置显微镜技术的发展趋势

综合以上对倒置显微镜的结构特点和主要应用来分析，我们可以看出倒置显微镜能够供高校科研实验、医疗卫生单位等部门使用，可以用于细胞、微生物、细菌、组织培养、沉淀物、悬浮体等的观察，能够连续观察并拍摄记录细菌等生物在培养液中繁殖分裂的过程，在免疫学、细胞学、遗传工程学、肿瘤学、寄生虫学、工业微生物学、植物学等各个领域发挥十分重要的作用。接下来我们将根据倒置显微镜技术的具体应用情况，可以看出倒置显微镜技术的发展趋势主要体现在倒置显微镜本身仪器精化、计算机系统应用于倒置显微镜技术和样品制作方法3个方向，接下来我们将分析倒置显微镜技术在这3个方向的具体进程。

首先，在倒置显微镜仪器本身方面，可以将单一功能的仪器逐渐发展为多功能组合的大型仪器，提高仪器的使用效率，并且不断精化各个部件仪器，有效提高其分辨率，能够使倒置显微镜技术在实际应用中能够观察到更加精细的结构，推进微观生物学的发展。其次，关于计算机技术与倒置显微镜技术相结合的方向，可以使科研能够和信息时代的发展接轨，将计算机技术与倒置显微镜技术有效结合，促进仪器的操作技术准确化和科学化，促进图像分析技术高度自动化，在方便倒置显微镜技术操作的同时，使倒置显微镜技术能够更具有实用性和灵活性。最后，在样品制作方面，要严格规范样品制作的过程和环境，研制出特殊环境的样品室和超高压倒置显微镜，使用科学有效的方法，使研究的生物能够在自然环境下完成动态过程，并观察到自然状态下的生物形貌，提高观察研究成果的质量和效率。除此之外，在对倒置显微镜的保养方面，一定要注重各个零件构造的清洁和养护，以保证仪器的使用性能，从而延长显微镜的使用寿命。

1674年，列文？虎克研制发明出来了第一台光学显微镜，从此以后，显微镜成为了人们观测微观世界的必不可少的工具，在各个学科领域中得到广泛的应用并发挥了巨大的作用。随着科技的发展和社会的进步，为了满足各个领域科研对显微镜的需求，倒置显微镜技术作为一种新型的显微镜操作技术在各个科学领域应用后受到了极大的推崇。科学是没有止境的，伴随着倒置显微镜技术在生命科学教学、科研、医疗研究等方面的推广，倒置显微镜技术会逐渐趋向成熟，使其在实际使用中更加方便灵活，具有更大的实用性和使用价值。

参考文献

[1]沈思嗣，杨怡姝，王小利，李泽琳，曾毅. 配有电动载物台倒置显微镜的操作[J].实验室研究与探索，2010，29（12）：4-8.

[2]窦文斌，王建国，孙忠良.倒置显微镜成像系统焦区衍射场分析[J].东南大学学报：自然科学版，2002（3）：340-345.

光学显微镜的技术范文第4篇

初见马炯，并没有想象中那么严肃。他坦诚、开朗、爱笑，直言不讳，又分寸有佳。他聊星座，说自己能在两个领域里吃香大概是“托了这个双子座的福”；还笑言自己是追星族，并拿出与诺奖得主的照片和记者一同分享。而谈及他的科研工作，马炯并没有太多地说起科研工作的辛苦，而是更多地分享他的步步历程。

一半是技术，一半是生物

马炯1999年进入复旦大学物理系，2008年取得物理系光学专业博士学位。博士阶段开始，马炯就致力于发展光学技术与生物课题相结合的研究工作。期间他曾作为访问学者前往南非罗德斯大学化学系和挪威奥斯陆大学生理系进行学术交流。

在南非期间，他确认水溶性CdTe量子点的光催灭机理，首次测定其单态氧产量，并开创出一种应用于其实现光动力治疗癌症的方法。2008年赴美从事博士后工作后，他一直致力于发展新型的单分子超分辨荧光显微镜，用于细胞核孔复合物的研究工作。在美国，马炯与Yang教授共同开发了SPEED显微技术，并在10nm空间精度和400μs时间精度下，研究了各类分子穿越细胞核孔的选择机制。他首次观测到细胞核孔内非折叠蛋白的三维结构，并首次获得生物小分子穿越细胞核孔三维路径，确定了其间的选择性机制，并于2010年及2012年在Proceedings of the National Academy of Sciences上发表了两篇高质量论文。

马炯还与Walter教授合作，开发应用于超分辨显微镜的mRNA荧光标记系统，结合单分子显微追踪技术，完成了mRNA穿越核孔的选择机制的初步研究，确认了mRNA核孔输出三维路径，纠正了一维路径数据所造成的认知误解，并发表在Nature Communication上。

而谈到技术和生物研究，马炯说他从来没有纠结两者之间的取舍，而是始终游走在两者的平衡之中。曾经在南非和挪威做访问学者的时候，他感到技术上偏重太多时，就在前去美国的时候有意识地加重了生物研究的选择。技术是他的“技”，而生物就是他的“巧”。有技方成巧，通过超分辨率光学显微镜的技术不断提高，他在细胞核孔复合物领域的研究也不断加深；以巧推动技，通过细胞核孔复合物实验研究的需求，他又不断革新超分辨光学显微镜的技术。双子的多面性，他展现在了科研领域中，并且大获成功。

2015年6月，马炯归国。他坦言，归国的一部分原因是因为故乡的父母，另一部分则是国家现在对于青年学者的重视，能够让他在最有精力的时刻投入到科研中去。“能够为国家做一点事情，国家也重视我做的事情，这当然是再好不过了。”马炯笑言。

超分辨光学显微镜下看世界

显微镜的发展满足了人们对观察微观世界的需求，让人们可以看得越来越“小”。但由于衍射极限的存在，几十年来光学显微镜的分辨率停滞在了200nm左右。2014年诺贝尔化学奖颁发给了美国及德国三位科学家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner，获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”。几位获奖者巧妙设计了避开衍射极限的方法，其研究突破性地将光学显微镜带入了纳米维度。在纳米显微镜下，科学家实现了活体细胞中单个分子通路的可视化，能够观察到分子是如何在大脑神经细胞之间生成神经突触；可以追踪帕金森病、阿尔兹海默症和亨廷顿症患者体内相关蛋白的累积情况；还能跟踪受精卵在分裂形成胚胎时蛋白质的变化过程。现在已经进入了“光学显微镜2.0”的时代，超分辨荧光显微镜推动着新一轮生物医学的飞速发展。

现今，已具有多种不同超分辨成像技术实际应用于生物系统的范例，也已出现了商业化的超分辨显微镜系统，但仍然没有达到完美状态。在许多生物研究中，各类超分辨系统有着各自的局限性，如对于特殊荧光标记的发光特性依赖，或是高空间精度测量制约了探测时间进一步缩短。因此，研究和发展合适新的原理和方法，研制出适合专项生物课题研究的显微镜将是今后发展的一大方向。

谈起二维到三维的超分辨退卷积计算开发的时候，马炯说起了一个有意思的故事：他做出这个开发之后，花了整整一个星期的时间说服他的老师来相信他的成果，因为他的老师根本无法想象有人可以做出从二维分布中获取系统的三维分布的开发。而当他的老师认可了他的成果，他和他的老师又开始一起说服领域里的其他研究者一起应用这项成果的相关研究人员。“这告诉我们，固化思维的可怕。科技要进步，科研人员要创新研究，首先就要从打破自己的固有传统认知开始。”马炯严肃地说。

归国后的马炯将开始着手建立显微镜第二平台荧光返还探测技术，实现兼具超高的时间和空间分辨率的三维分子荧光追踪系统。他将把研究中所获得的信息将与跟踪RNA输出细胞核孔的研究互相印证，通过分析RNA在细胞核孔各位置的高时空精度动态过程，进一步研究细胞核孔蛋白调控基因的机理。此外，研究中所发展的原理和方法还将能够被广泛用于毫秒量级甚至更快的纤毛内分子运输、细胞间分子交换及跨膜通道开关等生物问题的研究。

在研究中，马炯将采用创新技术，促使实验系统同时具有很高的时间和三维空间分辨率，在不影响平面二维光学分辨精度的前提下，不通过拟合点扩散函数，而在亚毫秒级时间分辨量级和10nm三维空间分辨量级，实现对三维单分子荧光信息的实时探测和分析，满足高速动态生物学研究的特点和条件。在新型光学系统中，他还将利用凹面镜返还光程无色差的光学原理，创新设计凹面镜荧光返还光路系统，能够将z方向信息转换成x-y水平方向的信息，从而获取单分子z方向的位置信息。

细胞核孔复合物探寻

在细胞核孔复合物的研究中，马炯将利用SPEED显微镜技术，完成各类FG屏障与各类主要的传输分子间反应区域的三维分布测量。细胞核孔复合物是真核细胞中连接细胞质和细胞核之间的选择性双向通道，控制着绝大部分细胞核所需的蛋白输入，以及核内基因物质的输出。可以说，核孔是细胞内基因调控中非常重要的一个环节。核孔的缺陷会导致核孔相关的白血病及阿尔兹海默症等疾病。其本身更是各类病毒侵入细胞的重要关口之一，各类病毒会通过不同的方式通过核孔，最终侵入细胞的基因表达系统导致疾病发生。核孔的结构与功能的研究将为各类基因调控机制的研究提供一环重要的依据，对核孔蛋白缺失相关的白血病、阿尔兹海默症的致病机制，以及各种类病毒的侵入机制等核孔相关病理机制或基因治疗提供关键信息。

一个NPC是由30种多不同的核孔蛋白构成，长约200nm、直径为120nm、中心内径为50nm的大分子复合物。其中有三分之一的核孔蛋白富含苯丙氨酸-甘氨酸（FG）氨基酸片段，且在自然状态下呈现出非固定形态，我们称之为FG-Nups。这些FG-Nups组成了具有选择性机制的FG屏障。FG屏障选择性地调控基因相关物质按照被动运输或者主动介入运输的方式进出细胞核：只有小于60kDa的分子才能通过被动运输的方式，自由扩散通过NPC；另一种方式是主动运输，如含有入核信号或者核孔输出信号的蛋白或复合物分子，在核孔运输蛋白帮助下，形成复合物，通过TRs与FG片段相互作用，从而通过FG屏障。TRs与需要传输的蛋白形成的复合物的结合与解离，通过细胞核内外的RanGDP和RanGTP的浓度梯度来调节。通过电子显微镜可以观察到细胞核孔结构蛋白，但却无法获得这些高度自由的非折叠蛋白的结构，所以至今在生理状态下FG屏障及其相关的核孔物质传输的机理仍不清楚。

马炯将利用SPEED显微镜技术，完成各类FG屏障与各类主要的传输分子间反应区域的三维分布测量。他将确认活细胞内FG-Nup相互反应的存在及相应的水凝胶分布。综合各反应分布，完成接近完善的FG屏障的完整分布。他还将利用基因敲除，获取缺失核孔蛋白的分布，理解其对白血病的致病机理及对腺相关病毒（AAV）基因疗法的调控机制。从传输蛋白间的竞争情况，了解细胞核孔在大通量物质运输下对应的优先选择机制。

达成这项研究的基础，是SPEED显微技术能在超短的时间内获得高精度的空间位置信息，调控光学设置的稳定和准确，以及对各不同分子不同扩散速率下，在确保单分子荧光定位精度的同时，优化实验条件获取最多的数据量，是实验成功的关键。拥有丰富的超分辨光学经验，这让马炯能够满足数据的准确性及稳定地产出量。据此，他将创新领先技术，努力实现分子竞争通过核孔的实验设计创新。

未来故事

回国后的马炯选择了他的母校复旦大学作为科研工作的新起点。这里熟悉的环境让他很快就进入到了工作当中并规划新的征程。

首先，马炯将继续提升SPEED显微技术的性能及推广其应用范围。所有的对称体系研究中，马炯的SPEED显微技术都可以推广应用。而在快速跟踪领域中，这项技术也具有明显优势。其次，他将继续完善超快速的实时单分子三维追踪。再次，马炯将提高静态单分子荧光定位下的超分辨图像精度。现在的主流超分辨显微镜是用了一种光开关蛋白来实现，这将会造成单位时间内的信号光的损失。马炯换了其他方式，利用分子运动进特定区域时将这个分子可能发出的所有荧光进行收集，从而提高静态单分子荧光定位下的超分辨图像精度。

此外，马炯还将利用单分子荧光图像获取除未知外的其他信息。他认为这部分是相当有意思的内容。利用这些单分子图像可以看到，随着探测时间的加长，随着分子运动速度越来越快，这个分子的单分子影像所占区域会越来越大，马炯可以通过这些分子的大小探测到运动速率的快慢，确定这个区域的黏滞性有多大，从而找到这个分子所在纳米位置的环境信息。

光学显微镜的技术范文第5篇

中图分类号： R521.7 文献标识码： B 文章编号： 1008-2409(2007)06-1359-02

近几年我国结核病发病率呈升高趋势。在临床工作中常碰到结核病与肿瘤的鉴别诊断，有时二者的鉴别显得非常困难，我院引进多媒体显微成像技术后，给临床工作提供了一定的帮助。现将我科应用多媒体显微成像技术在5例胸腔积液患者的胸腔液中找到抗酸杆菌的结果报告如下。

1 临床资料

5例患者均为2006年5月~7月在我科的住院患者，年龄30~92岁，男3例，女2例；年龄30~92岁，1例为初发患者，4例既往曾有结核病史，其中1例中年女性为血性胸腔积液并肝脏实质占位，5例患者本次发病均未进行抗结核治疗。方法：所有患者均于入院当天或第2天进行B超定位，然后抽取胸水。常规碘酒酒精消毒皮肤，铺无菌孔巾，利多卡因局部麻醉至胸膜腔，15号胸穿针穿刺抽取胸水，留取第一管胸腔液10ml作标本，其余胸腔液弃掉。将标本放入高速离心机中，经过2000转／min离心10 min，弃掉上清液，取沉渣涂片进行常规抗酸染色。将染色涂片标本进行多媒体显微成像技术检查。5例患者均于镜下找到抗酸杆菌。经抗结核治疗后均好转出院，半年后随访，患者病情均稳定。

2 讨论

2．1 结核杆菌为抗酸杆菌，有毒株在液体培养基中呈条索状生长。炎性胸水是血液在胸腔的渗出液，富含各种蛋白质及微量元素，是抗酸杆菌的高级培养液，结合杆菌在胸水中的生长成条索状。抽吸胸水时，第一管胸水遭受外来干扰小，抗酸杆菌生长的条索状结构不受破坏，抽吸到抗酸杆菌的机会大，增加了抗酸杆菌的检出率。

2．2 结核杆菌侵入胸腔后粘附并定居在胸膜上。壁层胸壁血管丰富，氧含量及蛋白含量均高，贴壁细菌生长旺盛，第一管抽吸到细菌的机会增高。

2．3 入院后未抗结核治疗，不破坏细菌的生长环境，从而完整地保存了结核杆菌的菌体结构，有利于结核杆菌的染色。