国家蛋白质科学研究（上海）设施工艺设计与研制成果

8.2.1　双光子显微成像模块

该模块由1套分享光路的双光子显微镜和3台单光子激光共聚焦显微镜组成。

单光子激光扫描共聚焦显微镜，利用针孔排除焦点以外的荧光信号，可以消除传统荧光显微镜成像中三维画面的模糊感[1]，提高图像分辨率。其功能强大，不仅可以进行普通二维多通道图像的采集，还可以做三维图像重构、多点扫描、拼图、长时程拍摄等实验，且可进行荧光漂白恢复（fluorescence recovery after photobleaching，FRAP）、荧光共振能力转移（fluorescence resonance transfer，FRET）、多色光激活（multi-color photoactivation）实验。在细胞生物学研究中，共聚焦显微镜应用广泛，不仅可用于固定细胞样品和组织样品的成像，还可用于活细胞样品的拍摄，研究单个或者多个蛋白质分子在细胞或组织中的分布及动态特性等。

双光子显微镜主要由分享双光子激光器光路的正置和倒置显微镜、双光子激光器、扫描系统和检测系统、全自动软件控制与分析系统组成。双光子成像对图像信噪比的要求高，要求电子噪声、暗电流及激光噪声等低，环境及软件界面也须得到避光处理。双光子成像具有组织穿透力强，且荧光信号不易受到漂白的特点；搭配正置和倒置2台显微镜，可以同时发挥其优势：正置部分用于深层组织的扫描，倒置部分用于活细胞长时程扫描。

8.2.2　转盘式激光共聚焦显微镜模块

该模块由1台转盘式激光共聚焦显微镜组成，包括图像采集系统、整合功能模块、图像分析系统及其他外围辅助设备。利用该模块可以对活细胞进行多维、快速、高分辨率、高信噪比和长时间的拍摄。其特有的Yokogawa CSU-X1微透镜增强型Nipkow双转盘，配合以Dual-EMCCD、高精度压电陶瓷Z轴马达、自动对焦系统、活细胞培养装置等，可以实现活细胞双通道高速扫描。该模块还配置有全内反射荧光（total internal reflection fluorescence microscopy，TIRF）模块，轴向分辨率在120～200 nm，是研究细胞质膜表面蛋白质及跨膜物质动态变化之有效工具[2]。

8.2.3　超高分辨率模块(www.xing528.com)

超高分辨率显微镜采用特殊的超高分辨率显微激发和检测单元，可以达到x Y轴上20～100 nm的光学分辨率。结构照明超高分辨率显微镜（structured illumination microscopy，SIM）[3]与普通激光扫描共聚焦显微镜相比，分辨率提高了1倍，x Y轴分辨率可以达到100 nm，且对荧光染料没有特殊要求，可以实现多通道2D-SIM和3D-SIM超高分辨率成像。将超高分辨率技术与高精度的光学切片技术（100 nm精度）相结合，可以实现生物样本的三维超分辨成像。搭配活细胞培养装置，通过它还可以在活细胞上观察超精细的图像。随机光学重构超高分辨率显微镜（stochastic optical reconstruction microscopy，STORM）[4]利用荧光染料的闪烁特性和单分子定位分析技术，将原有的光学分辨率提高10倍（20 nm），可以在纳米级别上观察更加精细的超微结构。因此，超高分辨率显微镜拥有广泛的用途，对细胞生物学、细胞生理学、神经生物学和结构生物学等一系列生命科学领域的发展，起到重要的推动作用。应用此技术，可以观察以前受分辨率所限而看不清的细胞器、胞内结构及蛋白质的精细定位等，实现对细胞生命活动的全新了解。这项技术还可应用于研究神经突触、神经棘上信号的产生和传导等，推进神经科学的发展。

8.2.4　高通量细胞分析模块

该模块由高通量细胞分析仪、荧光激发细胞分选仪和流式细胞仪组成。

高通量细胞分析仪是快速进行大量样品的细胞显微分析，进行活细胞命运、行为和动态变化追踪及多参数分析的必备仪器，由细胞培养系统、高性能全自动倒置荧光显微镜、高精度全电动扫描载物台、高灵敏度显微成像系统、系统控制和数据分析系统5个功能部分组成。

荧光激发细胞分选仪，主要由4个系统组成，即液流系统、光路系统、检测与分析系统及分选系统。它可以每秒分析或者分选上万个细胞或其他生物粒子，并能同时从一个细胞中测得多个参数。其应用范围非常广泛，细胞分选是它的重要应用之一。它根据每个细胞的光散射和荧光特征，将特定的细胞从细胞群体中分选出来。分选出的细胞可用于多种分析，包括蛋白质性质与功能的分析等，也可以结合其他显微镜模块进行深入研究。流式细胞仪可用于对样品细胞群进行高通量、单细胞、多参数的分析，通过荧光染色检测目标抗原的表达与否，以及表达量的高低。它主要由液流系统、光路系统、检测与分析系统组成。