荧光显微成像

Fluorescence imaging

荧光显微成像是一种核心成像技术,通过用荧光探针标记特定分子,研究人员可以观察这些分子在复杂生物系统内的定位、分布和动态。

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什么是荧光显微成像?
What is Fluorescence Microscopy?
荧光显微成像是一种核心成像技术,它利用荧光原理来可视化和研究有机和无机物质,尤其是生物样本的性质。通过用荧光探针标记特定分子,研究人员可以观察这些分子在复杂生物系统内的定位、分布和动态。



上图。通过 HaloTag® 配体和 Anti-HaloTag® 多克隆抗体对单个 HaloTag® 7 融合蛋白进行特异性标记。

HaloTag®蛋白标签技术手册

荧光显微成像工作原理

How Does Fluorescence Microscopy Work?

荧光显微成像的基本原理涉及特定波长的光激发荧光团。被激发后,这些荧光团会在更长的波长下发射光,随后检测这种发射光以生成图像。激发光和发射光之间的波长差异称为斯托克斯位移(Stokes shift),它允许使用光学滤光片将发射的荧光与激发光分离。
荧光显微成像技术应用
What is Fluorescence Microscopy Used For?

荧光显微成像在各个科学领域中有广泛的应用。以下是一些应用实例:


⦁  分子生物学

通过标记 mRNA 或特定蛋白质并跟踪其在活细胞中的合成、运输和降解,可以研究基因表达。这使得能够可视化蛋白质-蛋白质相互作用、膜蛋白定位以及细胞对外界变化或刺激(如生长因子或应激)的信号通路响应。

活细胞表面 HaloTag® 融合蛋白的标记。


⦁  细胞生物学

荧光显微成像能够可视化细胞结构,如细胞器、细胞膜和细胞骨架成分。还可以在细胞中追踪蛋白质的定位,从而深入了解它们的细胞功能。此外,可以观察特定的蛋白质动态,比如它们形状的变化、随时间与其他细胞成分的相互作用以及一般运动。

使用 Janelia Fluor® HaloTag® 配体进行细胞不可渗透配体成像。


⦁  神经科学

绘制神经回路图,包括神经元连接以揭示信号传输。还可以通过追踪个别突触来观察特定的突触活动。也可以观察神经递质的动态,如释放、扩散和再摄取。

使用 Anti-βIII 微管蛋白单克隆抗体对大鼠小脑进行 βIII 微管蛋白免疫染色。


荧光显微成像的优劣势
Fluorescence Microscopy Advantages and Disadvantages


优势
劣势
⦁  靶向标记
荧光显微成像允许使用荧光染料或标签对结构、分子或蛋白质进行特异性标记。这种特异性使研究人员能够在复杂的生物样本中突出显示特定组分。

⦁  多重检测
可以同时使用多个荧光标签,从而在同一样本中可视化多个目标。

⦁  高对比度
荧光显微成像提供高对比度的图像,因为背景通常是暗的,只有荧光标记的结构可见。这增强了特定特征的可见性。


⦁  广泛的应用范围
荧光显微成像具有多功能性,可应用于广泛的样本,包括固定和活细胞、组织和整个生物体。


⦁  适应性
各种荧光探针和技术(如 FRETFRAPSTORM)可以适应研究不同的生物过程和相互作用。
⦁  自发荧光
 背景荧光可能使得确定荧光标记的位置变得困难。自发荧光可能来源于背景蛋白质或样本板/载玻片。


⦁  光漂白

尽管荧光蛋白对光的敏感性可能有很大差异,但通常会随着时间的推移出现光发射减少的情况。这意味着在长时间的成像过程中,荧光标记将变 得更加难以辨认。


荧光活细胞成像
Fluorescent Live Cell Imaging


用于活细胞成像的荧光配体

Promega提供多种荧光 HaloTag® 配体,能够实现活细胞成像。同时提供使用荧光 HaloTag® 配体进行快速和免洗活细胞成像的完整操作方案。查看操作方案以了解如何优化得到既强大又特异的信号。

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荧光活体成像
In Vivo Fluorescence Imaging

荧光活体成像(FLI)利用荧光探针或配体,在外部光源激发下发光。

 

荧光活体成像优势
荧光活体成像

⦁  多重检测

用于识别蛋白质和基因靶标的荧光探针广泛可用,允许多种多重检测的可能性。


⦁  快速分析

由于荧光配体产生的光子数量多,图像可以在短时间内捕获,从而实现荧光标记的快速分析。


⦁  自发荧光

组织的自然荧光可能干扰荧光探针的信号,降低对比度和准确性。


⦁  光漂白

长时间暴露于光线下会导致荧光分子失去发光能力,随着时间的推移影响成像质量。因此,长期的动力学研究可能不可行。


⦁  毒性

某些荧光染料或探针可能对活组织有毒,影响样本的存活率和结果的准确性。




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