Discoverer生物型布里渊显微镜——环境控制与长时间活细胞成像
在活细胞力学成像研究中，一个关键却常被忽视的因素是环境控制。细胞对外界环境变化极为敏感——温度波动、CO₂浓度变化、培养基蒸发，都可能改变细胞的生理状态和力学特性，进而影响实验数据的可靠性。
布里渊显微镜作为一项无标记、非接触的三维力学成像技术，其本身不会对细胞造成物理损伤。然而，如果细胞在成像过程中因环境不适而“状态不佳”，那么所获得的力学数据将难以反映真实的生理情况。Discoverer™生物型布里渊显微镜通过全面的环境控制兼容性，为这一问题提供了完整的解决方案，确保敏感生物样本在最佳生理状态下完成力学测量。
一、为何环境控制对活细胞成像至关重要
细胞的力学特性（如刚度和粘性）与其生理状态密切相关。温度变化会影响细胞膜的流动性、细胞骨架的稳定性以及肌球蛋白的活性；CO₂浓度的波动会改变培养基的pH值，进而影响细胞的代谢和信号传导；培养基的蒸发则会改变渗透压，导致细胞体积和力学特性的变化。
在长时间的成像实验中，这些问题会被放大。许多生物学问题——如干细胞分化、类器官发育、肿瘤球体生长——都需要数小时甚至数天的连续观测。如果缺乏稳定的环境控制，细胞可能在实验中途就已偏离了正常生理状态，数据的生物学意义将大打折扣。
二、Discoverer的环境控制方案
Discoverer系统在设计之初就将环境控制作为核心功能之一加以考虑。系统与来自不同供应商的各种环境解决方案具有最大的兼容性，支持多种环境控制设备：
载物台培养箱集成：研究人员可以将来自Ibidi、TOKAIHIT、Okolab等主流供应商的载物台培养箱直接集成到倒置显微镜上。这些培养箱可精确控制温度（通常可调节范围覆盖28-45℃）、CO₂浓度（0-8%）和湿度，为活细胞提供稳定的生长环境。
大型培养箱解决方案：对于需要更大空间或更复杂环境条件的研究，Discoverer也可适配大型培养箱，实现对整个显微镜系统的环境控制。
软件集成控制：借助灵活的FlowPlanner™工具，用户可以通过USB连接直接从CellSense用户界面控制环境条件，确保活细胞成像的最佳条件。
三、低光毒性激光的协同优势
环境控制解决了细胞“外在”的舒适度问题，而780 nm近红外激光则解决了“内在”的光损伤问题。两者结合，使Discoverer成为长时间活细胞力学成像的理想工具。
与传统的可见光或紫外光相比，780 nm近红外光对活细胞的光毒性极低。这意味着研究人员可以对同一活细胞进行数小时甚至数天的连续追踪，而不必担心光损伤导致细胞状态改变或死亡。对于干细胞分化轨迹追踪、类器官发育过程观测、药物处理前后细胞力学响应对比等研究，这一能力具有不可替代的价值。
四、应用场景
干细胞分化追踪：干细胞在分化过程中，其力学特性会发生显著变化。Discoverer结合环境控制系统，可在数天时间内对同一干细胞进行连续的力学成像，追踪其从“未分化”到“已分化”全过程的力学演变。
类器官发育观测：类器官是三维细胞培养物，其发育过程需要稳定的环境条件。Discoverer可在保持类器官正常生长的同时，获取其内部不同区域的力学信息，揭示发育过程中的力学调控机制。
药物处理时间序列：研究药物对细胞力学特性的影响，往往需要在加药前后进行多次测量。Discoverer的低光毒性和环境控制能力，使这种时间序列实验成为可能。
特征与好处
特征 好处
兼容Ibidi、TOKAIHIT、Okolab等主流载物台培养箱 无需更换现有设备，即插即用，快速集成到现有实验流程
支持温度、CO₂、湿度的精确控制 为活细胞提供稳定的生理环境，确保细胞在最佳状态下完成力学测量
兼容大型培养箱解决方案 满足更大空间或更复杂环境条件的研究需求
FlowPlanner™软件集成环境控制 通过软件统一管理环境参数与成像参数，简化操作流程
780 nm近红外激光，光毒性极低 适合对活细胞进行长时间、多时间点追踪，不干扰细胞正常生理状态
无标记、非接触式力学测量 无需荧光染色或物理探针，规避染料光毒性与机械挤压带来的实验偏差
适用于多种活细胞样本 干细胞、原代细胞、癌细胞系、类器官等均可成像
