荧光显微镜

荧光显微镜是一种使用荧光或磷光物质的光学显微镜，或除此之外使用反射和吸收用于研究的有机或无机物质的特性。^[1][2]“荧光显微镜”是指使用荧光来产生一个图像的任何显微镜，无论是更简单的设置像落射荧光显微镜，或更复杂的设计如共聚焦显微镜，其使用光学切片（英语：Optical sectioning），以获得分辨率更高的荧光图像。

正立的奥林巴斯BX61荧光显微镜,在物镜上面有荧光滤光块转盘，联接数字相机。

各种生物体的大小尺寸比较，毛发，细胞，染色体，病毒，原子。

蔡司的荧光显微镜物镜

2014年10月8日，诺贝尔化学奖颁给了艾力克·贝齐格，威廉·莫尔纳尔和斯特凡·赫尔，表扬其发展超高清晰度荧光显微镜（Super-Resolved Fluorescence Microscopy），带领光学显微镜由微米级进入纳米级尺度中。^[3][4]

原理

荧光显微镜原理

样品被照射特定波长（或波段）的光，其被荧光团（英语：Fluorophore）吸收，导致它们发出更长波长的光（例如和被吸收的光不同的颜色）。通过使用光谱发射滤片，该照明光被从弱得多的发射荧光中分离出来。

近年来在生物学研究中，荧光标签被广泛地使用来标定生物分子，使荧光显微镜变得更加重要。它以水银灯或氙气灯（英语：Xenon arc lamp）为光源，搭配具激发滤片（英语：Excitation filter），发散滤片（英语：Emition filter）滤片组的光学仪器。

目前被普遍使用的荧光显微镜属于落射荧光显微镜，是指激发光的来源和观察的位置（接目镜），皆位于样品的同方，通过相同的光路。这些显微镜被广泛应用于生物学，并且是更先进的显微镜设计的基础，例如共聚焦显微镜或全内反射荧光显微镜（TIRF）。

光源

荧光显微镜要求强烈的，近乎单色光的照明，这是一些普遍的光源，比如卤素灯泡不能提供的。四种主要类型的光源的使用，包括氙气灯（英语：Xenon arc lamp）或带有激发滤片（Excitation Filter）的水银灯，激光，超连续光谱光源，和高功率发光二极管。激光被最广泛地用于更复杂的荧光显微技术，像共聚焦显微镜或全内反射荧光显微镜。而氙气灯（英语：Xenon arc lamp），水银灯，和发光二极管与分色激发滤片通常被用于广角落射荧光显微镜（Epi-Fluorescence Microscopes）。

奥林巴斯BX51荧光显微镜及数字图像处理系统

自体荧光超高分辨率显微镜记录细胞结构

荧光显微镜图片

• 
  正在分裂中的人类肿瘤细胞三个组成部分的落射荧光成像。DNA被染成蓝色，一种叫做INCENP的蛋白质是绿色的，而微管是红色的。每个荧光成像单独使用的激发光谱和发射滤光片的不同组合，图像是使用CCD数字相机按顺序拍摄的，然后叠加给出一个完整的图像。
• 
  牛肺动脉内皮细胞（BPAE），使用DAPI将核染成蓝色；微管则被FITC的绿色荧光所标记；肌动蛋白丝则被TRITC标示了红色。
• 
  3D双色超高分辨率显微镜，人类表皮生长因子受体2（HER2），人类表皮生长因子受体3（HER3）在乳腺癌细胞中，染料：Alexa488，Alexa568，利蒙显微镜
• 
  荧光原位杂合技术（FISH），丝粒探针杂交，人类淋巴细胞核染色，荧光染料 (DAPI)，13号染色体（绿色）和21号染色体（红色）
• 
  利用RFP和GFP荧光标记物标示酵母细胞的膜蛋白。
• 
  超高分辨率显微镜：黄色荧光蛋白 (YFP)单分子在人类癌细胞的检测
• 
  超高分辨率显微镜：共定位显微镜（2CLM），绿色荧光蛋白（GFP）和红色荧光蛋白（RFP）融合蛋白（骨癌细胞的细胞核）
• 
  海拉细胞的高尔基体（橙色），微管（绿色）和染色体（青色）的多光子荧光图像。
• 
  经过蓝色赫斯特染色的海拉细胞染色体，中间与右边的细胞正经历分裂间期，可见整个细胞核都呈蓝色。而左方的细胞正在进行有丝分裂，其细胞核正在崩解，准备接下来要进行的分裂。
• 
  利用荧光显微镜观察人类野生型与P239S突变型的表现。
• 
  血液细胞太阳耀斑病理，荧光显微镜图像下红色为受影响的区域
• 
  过敏性紫癜的患者，用抗IgA抗体制备的皮肤，IgA的沉积在表浅小的毛细血管(黄色箭头)的血管壁上。在上面的浅绿色波浪区域是表皮 (皮肤)，底部纤维区域是真皮
• 
  红斑狼疮的患者，直接免疫荧光法，并示出的IgG沉积物
• 
  猪皮肤下血管，荧光染色平滑肌的肌动蛋白
• 
  在C2C12分化细胞中，ViewRNA 检测 miR-133 (绿色)和肌细胞生成素 mRNA (红色)

参看

• 水银灯
• 斯托克斯位移（Stokes shift）
• 显微镜
• 氙气灯（英语：Xenon arc lamp）
• 绿色荧光蛋白（GFP）

参考资料

1. Spring KR, Davidson MW. Introduction to Fluorescence Microscopy. Nikon MicroscopyU. [2008-09-28]. （原始内容存档于2016-07-03）.
2. The Fluorescence Microscope. Microscopes—Help Scientists Explore Hidden Worlds. The Nobel Foundation. [2008-09-28]. （原始内容存档于2010-01-09）.
3. Ritter, Karl; Rising, Malin. 2 Americans, 1 German win chemistry Nobel. AP News. October 8, 2014 [October 8, 2014]. （原始内容存档于2018-10-02）.
4. Chang, Kenneth. 2 Americans and a German Are Awarded Nobel Prize in Chemistry. New York Times. October 8, 2014 [October 8, 2014]. （原始内容存档于2014-10-09）.

外部链接

• （英文）Fluorophores.org Archive.is的存档，存档日期2012-12-05, 荧光染料的数据库
• （英文）MicroscopyU （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）Nico Stuurman的简短演讲: "荧光显微镜"