发表时间: 2026-08-15 23:35:23
作者: 技术支持部
来源: 广州市莱特光电技术有限公司
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NIKON BIOSCIENCE APPLICATION NOTE | 细胞活性检测与死活双色荧光专刊 ECLIPSE Ts2-FL 倒置荧光显微镜在活/死细胞双色荧光染色(Calcein AM / PI 法)中的应用解决方案 基于 LED 复眼透镜照明与遮光系统的标准化细胞活性检测指南 适用领域:细胞生物学 / 药物毒理 / 组织工程 | 硬件平台:Nikon ECLIPSE Ts2-FL 倒置荧光系统 |
一、 应用背景与双色荧光检测原理
在细胞生物学、肿瘤学评估、药物毒理学及组织工程领域中,精确判定细胞活力与质膜完整性是实验分析的关键基础。传统台盼蓝染色需要消化脱壁且无法原位连续追踪,而 Calcein AM / PI 联合双色荧光染色法 能够同步对同一视野下的活细胞与死细胞进行高特异性原位标记,呈现界限分明、互不干扰的双色荧光成像。 |
图 1:ECLIPSE Ts2-FL 整体结构 |
1.1 双色荧光探针的作用机制与光谱特性
荧光探针 / 标记目标 | 膜穿透特性 | 胞内分子靶点与反应机制 | 匹配激发/发射通道 |
Calcein AM | 细胞膜透过型 | 无荧光的 Calcein AM 穿透活细胞膜进入胞质,被胞内非特异性酯酶水解为带强负电荷极性荧光素 Calcein,完全滞留胞质发出亮绿色荧光。 | Ex: 494 nm / Em: 517 nm |
Propidium Iodide (PI) | 非膜透过型 | 无法穿透完整活细胞膜;当细胞死亡或质膜破损时穿入胞内,特异性嵌合于双链 DNA 碱基对中,荧光增强 20–30 倍,发出显著红色荧光。 | Ex: 535 nm / Em: 617 nm |
二、 Ts2-FL 倒置荧光显微镜核心硬件与技术支撑
针对传统荧光显微镜存在的暗室依赖、视场发光不均、通道切换频繁调光以及操作繁琐等难点,Nikon ECLIPSE Ts2-FL 提供了革命性的硬件架构设计:
图 2:落射荧光 LED 与复眼透镜单元 2.1 高亮度 LED 与内置复眼透镜 采用高功率落射 LED 光源,内置复眼透镜(Fly-eye lens)消除中心亮边缘暗的不均现象,实现全视野光照高度均匀,确保荧光定量统计的高精度。 |
图 3:遮光板(Shield Plate)屏蔽杂光效果 2.2 遮光板技术:明亮室内直接观察 配备 Shield Plate 遮光板附件,阻隔室内环境漫射光。实验人员告别暗室限制,在明亮细胞室中即可获得极高信噪比与暗底荧光成像。 |
2.3 智能光强记忆与噪声消除机制(Noise Terminator) Ts2-FL 切换通道时自动再现预设激发光强,避免手动调光与过度曝光,减缓荧光淬灭。*** Noise Terminator 吸收杂散光,显著提升成像对比度。 |
图 4:人体工程学控制按键与载物台 |
【光学系统保障】CFI60 光学系统与浮雕反差(Relief Contrast): 尼康 CFI60 系统具备大数值孔径与长工作距离。在未染荧光时,利用相差(APC)或浮雕反差可在塑料培养皿中进行无眩光伪三维观察,迅速定位目标视野。
三、 活/死细胞双色荧光检测标准化操作流程 (SOP)
步骤 1:试剂准备与双染色工作液配制 取出 Calcein AM 与 PI 储存母液,解冻后使用无血清培养基或 PBS 稀释至推荐工作终浓度:Calcein AM 约 1.5–2.0 μM,PI 约 3.0–5.0 μM。现用现配,混匀避光保存。 |
步骤 2:细胞处理与原位避光孵育 取待测细胞培养板(如 96 孔板或 35 mm 培养皿),吸除培养基,用温育 PBS 轻轻清洗 1 次以去除血清酯酶干扰。加入配制好的双染工作液覆盖细胞层,置于 37°C、5% CO₂ 培养箱中避光温育 15–20 分钟。 |
步骤 3:Ts2-FL 上样与相差/浮雕反差快速定位 将细胞皿/板置于 Ts2-FL 专用托板(如 C-S-HP35 或多孔板托板)上。开启透射 LED,利用切跖相差(APC)或浮雕反差模式,在 10X/20X 物镜下快速锁定视野并调焦。 |
步骤 4:展开遮光板与双通道快速荧光采集 展开机身自带遮光板(Shield Plate)屏蔽室内杂光。切换至 GFP/FITC 通道(系统自动恢复预设光强),采集 Calcein AM 绿色胞质荧光(活细胞);随后切换至 TRITC 通道,采集 PI 红色胞核荧光(死细胞)。 |
步骤 5:NIS-Elements 多通道图像融合与定量分析 通过显微镜侧端口 Digital Sight 相机传输图像。在 NIS-Elements 软件中执行多通道融合(Fusion),并调用自动计数模块精确输出活细胞数、死细胞数及存活百分比。 |
四、 典型图像结果与多通道数据评估
图 5:NIS-Elements 多通道荧光叠加图像 |
五、 规范操作注意事项与设备保养建议
• 严格把控孵育染色时间: Calcein AM / PI 孵育时间严格控制在 15–20 分钟。过久会导致 Calcein 渗透漏出增加背景荧光,或 PI 少量被活细胞内吞产生假阳性。 |
• 优化 LED 激发光强: 充分发挥 Ts2-FL 的光强记忆优势,在满足相机曝光信噪比的前提下设定适宜功率(建议 20%–40%),***限度减缓光漂白与光毒性。 |
• 遮光板使用与机身清洁: 在明亮实验室观察时务必展开遮光板;载物台若沾染培养基或染液应立即用湿润无尘纸轻拭,避免盐结晶腐蚀表面。 |
• 光学镜头专业维护: 定期检查 10X/20X/40X 长工作距离荧光物镜前透镜。若有灰尘或油污,需用专用镜头纸蘸取无水乙醇由中心向外螺旋单向擦拭。 |