細胞內(nèi)的鈣離子成像是細胞生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。Ca2+作為細胞內(nèi)重要的第二信使，本身在各種細胞內(nèi)生理過程中就起到著關(guān)鍵作用，例如細胞分裂與增值、信號傳導(dǎo)以及凋亡與壞死等等。而熒光染料的使用是研究單個神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞內(nèi)鈣動力學(xué)的最有效和最流行的工具。使用化學(xué)熒光指示劑或熒光蛋白指示劑來檢測細胞內(nèi)Ca2+濃度的變化。當(dāng)這些指示劑與Ca2+結(jié)合后，會改變其熒光特性（熒光增強、光譜位移），進而通過顯微鏡被觀察到，從而間接反映細胞的活動狀態(tài)，提示神經(jīng)元活動。

而為鈣離子成像選擇光源時，除了根據(jù)Ca2+指示劑所需的激發(fā)波長，例如Fura-2需要340nm和380nm，而Fluo-4需要488nm，還需要根據(jù)具體的成像類型。如單波長強度成像（Fluo-4）以及需要雙波長的比率成像（Fura-2）。鈣離子成像本質(zhì)上也是一種活細胞成像技術(shù)，因此為了避免光毒性以及光漂白效應(yīng)，也需要盡量減少激發(fā)光的暴露，對于光源的功率有調(diào)控的需求。

比率成像（Calcium Ratio Imaging）

比率成像（也稱為比例成像）正是利用指示劑結(jié)合Ca2+后發(fā)生的光譜位移而非純粹的光強變化來進行定量檢測的。比率型熒光探針在與Ca2+結(jié)合前后其激發(fā)或者發(fā)射的光譜會發(fā)生變化，進而可通過不同波長的熒光發(fā)射或激發(fā)比確定Ca2+濃度。與單波長探針相比，比率型熒光探針的主要優(yōu)點是比率信號與染料濃度、照明強度等因素?zé)o關(guān)，受偽影的干擾小，避免了誤判Ca2+濃度，能獲得更為精確的結(jié)果。

需要注意的是，有時為了捕捉Ca2+濃度在細胞內(nèi)的瞬態(tài)變化，需要在短時間內(nèi)切換光源的兩個波長，以確保兩個波長下的熒光強度測量能夠反映同一時間點的鈣離子濃度變化，減少時間偏差。

Fura-2熒光探針

Fura-2是一種常用的比率型熒光探針，屬于高親和力探針，其Ca2+結(jié)合態(tài)激發(fā)波長峰值為340nm，游離態(tài)為380nm，發(fā)射波長峰值不變，適用于數(shù)字成像顯微鏡、胞內(nèi)鈣儲門控Ca2+內(nèi)流研究以及與基因編碼探針聯(lián)合應(yīng)用。并且Fura-2的光穩(wěn)定性更強，產(chǎn)生較少的光漂白現(xiàn)象。

Lumencor RETRA固態(tài)光源

美國Lumencor公司生產(chǎn)的RETRA光引擎結(jié)合了兩個可單獨控制的固態(tài)LED光源和相應(yīng)波長的帶通濾光片，可產(chǎn)生所需的激發(fā)光輸出，并通過電子控制快速切換。根據(jù)特定應(yīng)用的要求，光譜輸出可以定制從紫外到可見光到近紅外。RETRA FURA光引擎是鈣離子比率成像的理想激發(fā)光源（Fura-2熒光探針），提供經(jīng)過優(yōu)化的340/380nm波段的輸出，功率可達數(shù)百毫瓦。并且Lumencor的配套的液體光波導(dǎo)（LLG）也優(yōu)化了紫外透過率，確保LED光源可以以較低損耗到達顯微鏡。

RETRA通過LLG輸出的測試情況

[1]包括光引擎、電源線、液體光導(dǎo)LLG和USB電纜。

[2]隨產(chǎn)品附帶。

[3]控制盒連接到光引擎的USB端口，并控制光源選擇、光輸出開關(guān)和強度設(shè)置。

Lumencor RETRA特點

外部控制：Lumencor光源提供豐富的外部通信接口，如RS232、USB、TTL等等，可以實現(xiàn)通道選擇、開關(guān)以及光強調(diào)整。適配您的二次開發(fā)需求。

快速切換：光源的切換時間可達~50μs（TTL控制）或者~50ms（串口控制）。這相比機械式濾光片輪來切換波長要快很多，可以快速捕捉鈣信號，確保較高的時間分辨率。

高亮度：輸出348nm LED可達250mW，而380nm LED可達300mW（光波導(dǎo)輸出端，和具體配置有關(guān)）

強度可調(diào)：作為活細胞成像的一種，為了避免光毒性和光漂白效應(yīng)，鈣離子成像也需要盡量減少激發(fā)光的過度照射。RETRA可以獨立線性調(diào)控各個組成光源的輸出功率，優(yōu)化圖像采集。

美國Lumencor致力于以富有創(chuàng)意和智慧的設(shè)計理念，制造出行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的照明設(shè)備和儀器，助客戶獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。Lumencor提供廣泛的固態(tài)光源種類可選，應(yīng)用于生命科學(xué)、臨床科學(xué)、先進材料和半導(dǎo)體工藝，并提供從完全定制的解決方案到即插即用的光引擎，滿足不同客戶的需求。

作為Lumencor在中國的代理商，上海昊量光電設(shè)備有限公司負責(zé)其產(chǎn)品在國內(nèi)的銷售、技術(shù)服務(wù)以及售前售后技術(shù)基礎(chǔ)，歡迎聯(lián)系我們，和Lumencor一同開啟一場光源的奇幻之旅。

Lumencor RETRA相關(guān)應(yīng)用論文

1. Fura-2細胞內(nèi)鈣成像用于DRG神經(jīng)元

Flayer C H, Kernin I J, Matatia P R, et al. A γδ T cell–IL-3 axis controls allergic responses through sensory neurons[J]. Nature, 2024, 634(8033): 440-446.

2. 小鼠垂體細胞的Fura-2鈣離子成像

Sokanovic S J, Constantin S, Lamarca Dams A, et al. Common and female-specific roles of protein tyrosine phosphatase receptors N and N2 in mice reproduction[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 355.

3. 小鼠成纖維細胞中失調(diào)的鈣穩(wěn)態(tài)的340/380 nm Fura-2成像

Mondal A, Appu A P, Sadhukhan T, et al. Ppt1‐deficiency dysregulates lysosomal Ca++ homeostasis contributing to pathogenesis in a mouse model of CLN1 disease[J]. Journal of inherited metabolic disease, 2022, 45(3): 635-656.