熒光顯微鏡

荧光顯微鏡是一種使用荧光或磷光物質的光學顯微鏡，或除此之外使用反射和吸收用於研究的有機或無機物質的特性。^[1][2]“荧光顯微鏡”是指使用荧光來產生一個圖像的任何顯微鏡，無論是更簡單的設置像落射螢光顯微鏡，或更複雜的設計如共聚焦顯微鏡，其使用光學切片（英语：Optical sectioning），以獲得分辨率更高的荧光圖像。

正立的奧林巴斯BX61螢光顯微鏡,在物镜上面有荧光滤光块转盘，联接数码相机。

各種生物體的大小尺寸比較，毛髮，細胞，染色體，病毒，原子。

蔡司的荧光顯微鏡物鏡

2014年10月8日，諾貝爾化學獎頒給了艾力克·貝齊格，威廉·莫爾納爾和斯特凡·赫爾，表揚其發展超高解析度荧光顯微鏡（Super-Resolved Fluorescence Microscopy），帶领光學顯微鏡由微米級進入納米級尺度中。^[3][4]

原理

 

螢光顯微鏡原理

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。

近年來在生物學研究中，螢光標籤被廣泛地使用來標定生物分子，使荧光顯微鏡變得更加重要。它以水銀燈或氙氣燈（英语：Xenon arc lamp）為光源，搭配具激發濾片（英语：Excitation filter），發散濾片（英语：Emition filter）濾片組的光學儀器。

目前被普遍使用的荧光顯微鏡屬於落射荧光顯微鏡，是指激發光的來源和觀察的位置（接目鏡），皆位於樣品的同方，通過相同的光路。這些顯微鏡被廣泛應用於生物學，并且是更先進的顯微鏡設計的基礎，例如共軛焦顯微鏡或全內反射螢光顯微鏡（TIRF）。

光源

螢光顯微鏡要求強烈的，近乎單色光的照明，這是一些普遍的光源，比如卤素灯泡不能提供的。四種主要類型的光源的使用，包括氙氣燈（英语：Xenon arc lamp）或带有激發濾片（Excitation Filter）的水銀燈，激光，超连续光谱光源，和高功率發光二極管。激光被最廣泛地用於更複雜的螢光顯微技術，像共聚焦顯微鏡或全內反射螢光顯微鏡。而氙氣燈（英语：Xenon arc lamp），水銀燈，和發光二極管與分色激發濾片通常被用於廣角落射螢光顯微鏡（Epi-Fluorescence Microscopes）。

 

奧林巴斯BX51螢光顯微鏡及數位影像處理系統

 

自體螢光超高分辨率顯微鏡記錄細胞結構

螢光顯微鏡圖片

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  正在分裂中的人類腫瘤細胞三個組成部分的落射螢光成像。DNA被染成藍色，一種叫做INCENP的蛋白质是綠色的，而微管是紅色的。每個螢光成像單獨使用的激發光譜和發射濾光片的不同組合，圖像是使用CCD數碼相機按順序拍攝的，然後疊加給出一個完整的圖像。

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  牛肺動脈內皮細胞（BPAE），使用DAPI將核染成藍色；微管則被FITC的綠色螢光所標記；肌動蛋白絲則被TRITC標示了紅色。

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  3D雙色超高分辨率顯微鏡，人類表皮生長因子受體2（HER2），人類表皮生長因子受體3（HER3）在乳腺癌細胞中，染料：Alexa488，Alexa568，利蒙顯微鏡

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  螢光原位雜合技術（FISH），絲粒探針雜交，人類淋巴細胞核染色，螢光染料 (DAPI)，13號染色體（綠色）和21號染色體（紅色）

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  利用RFP和GFP螢光標記物標示酵母細胞的膜蛋白。

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  超高分辨率顯微鏡：黃色螢光蛋白 (YFP)單分子在人類癌細胞的檢測

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  超高分辨率顯微鏡：共定位顯微鏡（2CLM），綠色螢光蛋白（GFP）和紅色螢光蛋白（RFP）融合蛋白（骨癌細胞的細胞核）

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  海拉細胞的高爾基體（橙色），微管（綠色）和染色体（青色）的多光子螢光圖像。

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  經過藍色赫斯特染色的海拉細胞染色体，中間與右邊的細胞正經歷分裂間期，可見整個細胞核都呈藍色。而左方的細胞正在進行有絲分裂，其細胞核正在崩解，準備接下來要進行的分裂。

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  利用螢光顯微鏡觀察人類野生型與P239S突變型的表現。

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  血液細胞太陽耀斑病理，螢光顯微鏡圖像下紅色為受影響的區域

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  過敏性紫癜的患者，用抗IgA抗體製備的皮膚，IgA的沉積在表淺小的毛細血管(黃色箭頭)的血管壁上。在上面的淺綠色波浪區域是表皮 (皮膚)，底部纖維區域是真皮

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  紅斑狼瘡的患者，直接免疫螢光法，並示出的IgG沉積物

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  豬皮膚下血管，螢光染色平滑肌的肌動蛋白

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  在C2C12分化細胞中，ViewRNA 檢測 miR-133 (綠色)和肌細胞生成素 mRNA (紅色)

参看

• 水銀燈
• 斯托克斯位移（Stokes shift）
• 顯微鏡
• 氙氣燈（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]. （原始内容于2016-07-03）. 
2. The Fluorescence Microscope. Microscopes—Help Scientists Explore Hidden Worlds. The Nobel Foundation. [2008-09-28]. （原始内容于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]. （原始内容于2014-10-09）. 

外部連結

• （英文）Fluorophores.org Archive.is的存檔，存档日期2012-12-05, 螢光染料的數據庫
• （英文）MicroscopyU （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）