NCF1000反射式共聚焦显微镜的成像应用

一 、反射式共聚焦原理和应用场景

1. 成像原理:反射式共聚焦显微镜采用激光扫描成像,依靠样品内部折射率差异产生背向反射信号。反射光原路返回后,共聚焦针孔可滤除离焦杂散光,仅采集焦平面的有效信息。系统逐点扫描并由计算机重构图像,逐层扫描能够实现三维光学断层成像。该技术无需荧光标记,可对活体组织无创观测。

2. 应用场景: 反射式共聚焦显微成像凭借免标记、无创光学断层的特点,拥有丰富的应用场景。在临床医学中,该技术最常用于皮肤科,可在不进行组织活检的前提下,对色素痣、黑色素瘤、基底细胞癌等皮损开展活体筛查与疗效随访;同时也应用于眼科,实现角膜上皮、基质胶原的在体观测,辅助评估角膜病变与移植条件。科研领域可用于黏膜组织、组织工程支架的微观结构观察。材料与工业检测方面,能够检测薄膜、复合材料、光学元件的表面及亚表面缺陷、界面形貌与涂层结构。受成像深度限制,该方法适合表层微观结构的快速、无损评估。
图1:反射式共聚焦的皮肤组织成像  图片源自: Chin J Dermatol, September 2024, Vol. 57, No. 9
二 、使用NCF1000反射式共聚焦观察晶体结构
1.  晶体表面成像
       本次实验中用户采用20X 0.75物镜对晶体碎片进行反射式共聚焦成像。软件内切换为反射式共聚焦模式,根据实验材料选择适宜波长的激光,NCF1000常规配置 405 nm、488 nm、561 nm、640 nm 激光器。在物镜数值孔径与介质折射率保持不变时,光学层切厚度随激光波长增加而增大。405 nm 可实现最薄的光学切片,轴向分辨最优,但组织光散射强、穿透深度有限;随波长增至 488 nm、561 nm,层切厚度逐步增加,组织穿透能力提升;640 nm 的层切厚度在四者中最大,轴向分辨最弱,却能有效降低生物组织散射,获得更深成像。选择激光时,需权衡轴向切片精度、荧光探针匹配与组织穿透深度。调节合适的激光和增益强度,推荐小孔大小切换至1.5-2AU。
图2:晶体表面成像
拍摄条件:
显微镜:NCF1000反射式共聚焦显微镜
物镜:20X  NA:0.75
分辨率:2048 X 2048像素点
激光:488nm    小孔:1.5AU
2.  晶体3D结构成像
       NCF1000反射式共聚焦同样可进行Z-Stack拍摄,并使用Nomis Pro X_C软件进行三维重构。

图3:晶体3D结构成像
图4:切片模式可用于观察不同位置的层切信号
四 、实验过程中可能遇见的问题
Q1:Z-Stack模式成像时,保存的原始文件是否可以保存到一个文件夹中?
A1:目前Nomis Pro X_C软件保存的Z-Stack扫描原始文件,暂不支持保存到一个文件夹中。
注意事项:在对晶体进行反射式共聚焦成像时,需要注意样品与物镜之间的距离。防止晶体划伤物镜镜头。