三色染色的显微镜观察和分析

2024-04-08 10:42:30, 韵翔光电 江阴韵翔光电技术有限公司


在生物材料的成像过程中,要区分不同的细胞器和组织结构常常是一项挑战,因为每个结构产生的光散射差异极微,导致对比度变化不明显,这增加了分析样本时的困难。为提高成像的对比度和识别精度,早在1880年就出现了首个三色染色技术。这项技术由Claude Pierre Masson开发,成为组织学中用于组织染色的重要方法之一,并因此得名Masson三色染色法。

马森三色染色法对于鉴别周围结缔组织中的细胞及其成分尤为有效。作为最常用的染色方法之一,它已被应用于本研究中分析的皮肤组织样本,通过产生鲜明的颜色对比来实现区分:细胞核染成深红色,胶原蛋白和其他结构呈现绿色或蓝色,而细胞质则显现为红色或紫色(Jones, 2010)。这些染色在明场和暗场照明下进行成像,并利用特定滤光片对表皮的细胞成分进行选择性聚焦。三色染色技术的主要应用是识别健康胶原纤维和肌肉与病变的结缔组织之间的差异。通常,肿瘤是由位于真皮深层的肌细胞和成纤维细胞异常增殖形成的(Blitterswijk, 2010)。

用于分析三色染色装置的组件列表

图像系统的设置包括众多构件,它们主要分为光学部件和成像部件两大类。在本次讨论中,我们将重点关注的成像设备为相机和照明设施,而将要探讨的光学部件则包括显微镜物镜和滤光片。

图1:真皮组织在明视野照明下的图像

图2:真皮组织在暗视野照明下的图像

在对比图1的明视野图像与图2的暗视野图像时,两者之间存在明显的视觉差异。明视野成像是通过样品底部的光源照射,光线直接透过样本到达传感器,从而产生具有清晰颜色和明亮白色背景的图像。而暗视野成像则通过侧角照射样品,创建一个由物镜收集的空心光锥,通常会产生一个颜色清晰的暗背景。但在图2中,由于胶原蛋白和肌肉纤维的干扰,光路受到扰乱,导致背景的黑暗几乎不明显,仅能辨识出两种不同的颜色。在组织学染色分析中,明视野照明因其提供清晰的细节而通常是首选的照明技术。

图3:经绿色滤光片过滤的真皮组织明视野图像

图4:经红色滤光片过滤的真皮组织明视野图像

在对比图3与图4时,我们可以再次观察到显著的视觉差异。最突出的变化是颜色的转变,由于光路中置入了不同的硬涂层滤光片,颜色从绿色变为了红色。细微的差别体现在由滤光片引起的皮肤组织特定区域的对比度水平变化上。举例来说,图3中显示细胞中心区域有一个明显的环状结构,表明存在额外的物质。而在图4中,这个光环非常微弱,内部物质几乎不可见。这表明,在图3中细胞和周围的致密物质更为突出,而图4中肌纤维和胶原蛋白的显现则更为明显。

研究人员已经开发出多种快速准确诊断疾病的方法,包括多种类型的癌症。随着技术的快速发展,组织学分析的成本持续下降,因为图像和视频可以轻易地在全球传播。即便历经技术的不断演进,三色染色法在经过100多年后仍然是组织学和诊断学领域最有力的技术之一。

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