Wide-field och konfokala cellavbildningssystem är två framträdande tekniker inom cellavbildningsområdet, var och en med sin egen uppsättning egenskaper, fördelar och begränsningar. Som professionell leverantör av cellavbildningssystem stöter vi ofta på kunder som är förvirrade över skillnaderna mellan dessa två system. I den här bloggen kommer vi att utforska de viktigaste skillnaderna mellan bredfälts- och konfokala cellavbildningssystem för att hjälpa dig att fatta ett välgrundat beslut när du väljer rätt system för dina forskningsbehov.
1. Grundläggande principer
- Wide-field Cell Imaging System
Det breda fältcellsavbildningssystemet är en relativt enkel och vanligt förekommande avbildningsmetod. Den lyser upp hela provet samtidigt med en ljuskälla, som en kvicksilverlampa eller en LED. Det emitterade ljuset passerar genom provet, och fluorescensen eller det transmitterade ljuset samlas sedan upp av objektivlinsen och projiceras på en detektor, vanligtvis en laddningskopplad enhet (CCD) eller en komplementär metall-oxid-halvledarkamera (CMOS). Detta system fångar en övergripande bild av provet, inklusive hela skärpedjupet på en gång. - Konfokalt cellavbildningssystem
Däremot använder det konfokala cellavbildningssystemet ett nålhål för att skapa en optisk sektioneringseffekt. En laserstråle fokuseras på en enda punkt i provet och den emitterade fluorescensen från den punkten detekteras genom ett nålhål. Genom att skanna laserstrålen över provet i ett rastermönster kan systemet bygga upp en serie optiska sektioner, som kan kombineras för att skapa en tredimensionell (3D) bild. Nålhålet blockerar ljus från andra plan ur fokus, vilket resulterar i en mycket tydligare och mer detaljerad bild, särskilt i tjocka prover.
2. Bildkvalitet
- Upplösning
Konfokala bildsystem erbjuder generellt högre upplösning jämfört med bredfältssystem. Möjligheten att eliminera ljus som inte är i fokus tillåter konfokala mikroskop att lösa fina detaljer i provet. Vid bredfältsbilder kan närvaron av ljus som inte är i fokus göra bilden suddiga, vilket minskar den effektiva upplösningen, särskilt i prover med betydande djup. Till exempel, vid avbildning av en tjock vävnadsskiva, kan ett konfokalt system tydligt särskilja enskilda celler och deras inre strukturer, medan en bredbildsbild kan verka mer diffus. - Kontrast
Konfokala system ger också bättre kontrast. Den optiska sektioneringsegenskapen för konfokalmikroskopi förbättrar kontrasten mellan områdena i fokus och utanför fokus. I bredfältsbilder kan ljuset som inte är i fokus bidra till bakgrundsbrus, vilket minskar bildens kontrast. Detta är särskilt viktigt vid avbildning av prover med låga fluorescenssignaler eller när man försöker upptäcka små skillnader i fluorescensintensitet.
3. Exempel på krav
- Tjocklek
Wide-field avbildningssystem är väl lämpade för tunna prover. Eftersom de fångar hela djupet av provet i en bild, är det mindre sannolikt att tunna prover drabbas av överdrivet ofokuserat ljus. Till exempel kan monolagercellkulturer avbildas effektivt med hjälp av ett bredfältssystem. Å andra sidan är konfokala bildsystem idealiska för tjocka prover. De kan generera tydliga bilder av olika plan inom en tjock vävnad eller en cellkultur med flera lager genom att eliminera ljuset som inte är i fokus från andra plan. - Fluorescensintensitet
Wide-field imaging kan vara mer förlåtande när det kommer till lågintensiv fluorescens. Eftersom hela provet är upplyst på en gång kan även svaga fluorescenssignaler detekteras. Men vid konfokal bildbehandling är laserbelysningen fokuserad på en enda punkt i taget, och om fluorescensintensiteten är för låg kan det ta längre tid att få en tydlig bild eller kan kräva högre lasereffekt, vilket potentiellt kan orsaka fotoblekning och fototoxicitet för provet.
4. Bildhastighet
- Wide-field Imaging
Wide-field avbildningssystem är i allmänhet snabbare när det gäller att ta bilder. Eftersom hela provet belyses och avbildas samtidigt, kan en enda bild tas på mycket kort tid. Detta gör bredfältsavbildning lämplig för tillämpningar som kräver höghastighetsavbildning, såsom levande cellavbildning av snabba biologiska processer, som kalciumsignalering i neuroner. - Konfokal bildbehandling
Konfokal avbildning är vanligtvis långsammare. Laserskanningsprocessen tar tid att bygga upp en bild, särskilt när högupplösta bilder krävs. Moderna konfokala system har dock gjort betydande förbättringar i hastighet, och vissa avancerade konfokala mikroskop kan nu uppnå relativt snabba avbildningshastigheter, men de ligger fortfarande i allmänhet efter bredfältssystem i detta avseende.
5. Kostnad
- Initial investering
Konfokala bildsystem har vanligtvis en högre initial kostnad jämfört med bredfältssystem. De komplexa optiska komponenterna, såsom lasrar och skanningsenheter, i konfokala mikroskop bidrar till det högre priset. Wide-field avbildningssystem är mer överkomliga, vilket gör dem till ett populärt val för laboratorier med begränsad budget. - Underhålls- och driftkostnader
Konfokala system tenderar också att ha högre underhålls- och driftkostnader. Lasrar behöver bytas ut med jämna mellanrum, och systemet kräver oftare kalibrering och service. Däremot är bredfältssystem relativt enkla att underhålla, med lägre driftskostnader.
6. Ansökningar
- Wide-field Imaging
Wide-field imaging används ofta i applikationer där höghastighetsbilder och ett stort synfält krävs. Det används ofta i levande cellavbildningsstudier, som t.exLive Cell Imaging System. Till exempel observation av cellers rörelse i realtid, övervakning av uttrycket av fluorescerande proteiner över tid och screening med hög genomströmning av cellpopulationer. Möjligheten att snabbt ta bilder av ett stort antal celler gör det till ett idealiskt val för dessa typer av applikationer. - Konfokal bildbehandling
Konfokal avbildning är att föredra för applikationer som kräver högupplöst 3D-avbildning. Det används ofta i studier av cellmorfologi, subcellulär struktur och vävnadsarkitektur. Till exempel visualisera det komplexa nätverket av neuroner i hjärnan, studera fördelningen av organeller inom en cell och analysera 3D-organisationen av extracellulär matris. Dessutom är konfokal bildbehandling också användbar iLive Cell Intelligent Scanning System, där detaljerad information om den inre strukturen hos levande celler behövs.
7. Slutsats
Sammanfattningsvis har bredfälts- och konfokala cellavbildningssystem sina egna unika egenskaper och är lämpliga för olika forskningsapplikationer. Wide-field imaging är snabb, kostnadseffektiv och väl lämpad för tunna prover och högkapacitetsavbildning. Konfokal avbildning, å andra sidan, erbjuder högre upplösning, bättre kontrast och möjligheten att utföra optisk sektionering, vilket gör den idealisk för tjocka prover och detaljerad 3D-avbildning.
Som leverantör av cellavbildningssystem förstår vi att valet av rätt bildsystem är avgörande för framgången för din forskning. Vi har ett brett utbud av bredfälts- och konfokala bildsystem för att möta dina specifika behov. Om du är osäker på vilket system som är bäst för din applikation står vårt team av experter redo att ge dig professionella råd och vägledning. Kontakta oss idag för att starta en upphandlingsdiskussion, och låt oss hjälpa dig att hitta den perfekta cellavbildningslösningen för ditt laboratorium.
Referenser
- Murphy, DB (2001). Grunderna i ljusmikroskopi och elektronisk avbildning. Wiley - Liss.
- Pawley, JB (Red.). (2006). Handbok för biologisk konfokalmikroskopi. Springer Science & Business Media.
- Inoué, S., & Spring, KR (1997). Videomikroskopi: grunderna. Plenum Press.
