激光共聚焦显微镜细胞实时成像系统的运行案例

激光共聚焦显微镜细胞实时成像系统是当今世界上最先进的分子细胞生物学分析仪器。它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置，利用计算机进行图像处理，使用紫外或可见光激发荧光探针，从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像，在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值、膜电位等生理信号及细胞形态的变化，成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、药理学、遗传学等领域中新一代强有力的研究工具。

中国科学院高能物理研究所于2008年购置一台Nikon- Ti + UltraVIEWVoX型号激光共聚焦显微镜细胞实时成像系统。该设备可以长时间对活细胞进行快速共聚焦成像，完成完整细胞变化过程的观察和目标分子的共定位的工作，进行3D/4D的Z轴光切片处理，3维重构和旋转观察等操作，将时间分辨的图像制作成QuickTime和AVI视频动画电影，方便进一步的观察分析由活细胞成像系统纪录的动态过程，完成多波长、Z轴多切片快速时间分辨的成像工作，实现4维、5维和6维的实时观察记录。

满足细胞动力学、发育生物学、信号转导、囊泡运输、钙火花、蛋白表达分析、胞内离子信号、荧光共振能量转移（FRET）、荧光共定位等研究要求。满足细胞分化、凋亡过程观察、细胞亚结构变化观察、细胞内外物质转运、钙流观察等需求。广泛应用于发育生物学、蛋白质与囊泡失踪、细胞周期、细胞信号转导等研究领域。对于研究生物体与纳米材料或药物的相互作用，组织工程技术应用于临床等都有很重要的意义。

该共聚焦系统投入应用以来，已取得一系统的科研成果，简列如下：

图1，利用活细胞共聚焦成像系统研究纳米材料Gd@C82(OH)22对肿瘤内MMP-2和MMP-9基因表达和蛋白表达的影响。PNAS, 2012, 109(38):15431-15436

图2，利用活细胞共聚焦成像系统研究纳米材料Gd@C82(OH)22进入肿瘤抗药细胞与敏感细胞的差异。PNAS. 2010. 107(16):7449-7454.