LamViet
LamViet Company

Kính hiển vi huỳnh quang – Công cụ nghiên cứu khoa học hiện đại
21/01/2025

Kính hiển vi huỳnh quang – Công cụ nghiên cứu khoa học hiện đại

Kính hiển vi huỳnh quang là thiết bị quang học tiên tiến, ứng dụng hiện tượng huỳnh quang và lân quang để quan sát và phân tích các đặc tính của mẫu vật. Trong nghiên cứu khoa học, y học, và sinh học phân tử, kính hiển vi huỳnh quang có ứng dụng không thể thay thế.

1. Kính hiển vi huỳnh quang là gì?

Kính hiển vi huỳnh quang là một loại kính hiển vi quang học sử dụng hiện tượng huỳnh quang và lân quang để tạo ra hình ảnh của các mẫu vật. Thay vì chỉ dựa trên sự phản xạ và hấp thụ ánh sáng, kính hiển vi này tận dụng ánh sáng phát xạ (huỳnh quang) từ các chất hoặc mẫu vật được chiếu sáng bởi một nguồn sáng cụ thể.

mauvatsoibangphuongphaphuynhquang.png 

Phần lớn các kính hiển vi huỳnh quang, đều có thiết kế EPI, đặc biệt là những loại được sử dụng trong khoa học sự sống. Kính hiển vi huỳnh quang epi là loại kính mà ở đó mang lại tỷ lệ tín hiệu cao trên nhiễu.

2. Nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi huỳnh quang

Ánh sáng có bước sóng đặc biệt (gọi là ánh sáng kích thích) được chiếu vào mẫu vật thông qua thấu kính vật kính. Khi ánh sáng này kích thích mẫu vật, mẫu phát ra ánh sáng huỳnh quang.

Ánh sáng huỳnh quang này được hội tụ lại và dẫn đến máy dò cũng bằng chính thấu kính và vật kính ban đầu. Có một thiết bị gọi là máy dò - có nhiệm vụ thu nhận ánh sáng huỳnh quang và chuyển đổi nó thành tín hiệu (hình ảnh hoặc dữ liệu đo lường) để người dùng có thể phân tích. Để đạt được độ phân giải cao hơn trong hình ảnh, người ta cần sử dụng thấu kính vật kính có khẩu độ số (NA) lớn hơn, vì khẩu độ số cao giúp thu nhận nhiều ánh sáng hơn.

Phần lớn ánh sáng kích thích đi xuyên qua mẫu vật và không quay lại thấu kính. Chỉ một phần nhỏ ánh sáng kích thích phản xạ ngược được thấu kính nhận cùng với ánh sáng huỳnh quang phát ra.

Vì vậy, lúc này phương pháp huỳnh quang epi giúp tăng tỷ lệ tín hiệu (ánh sáng huỳnh quang) so với nhiễu (ánh sáng kích thích không mong muốn). Bộ chia chùm tia hai màu hoạt động như một loại gương hoặc bộ lọc đặc biệt. Nó cho phép ánh sáng huỳnh quang đi qua và đến thị kính hoặc máy dò để quan sát hoặc ghi nhận, trong khi chặn và phản xạ bất kỳ ánh sáng kích thích dư thừa nào trở về nguồn sáng.

Máy dò không phải thị kính. Trong khi thị kính cho phép bạn quan sát trực tiếp ánh sáng huỳnh quang bằng mắt thường, máy dò thu nhận và xử lý ánh sáng này để tạo dữ liệu đo lường (ví dụ: hình ảnh số hoặc biểu đồ tín hiệu).

Tóm lại, kính hiển vi huỳnh quang hoạt động dựa trên hiện tượng phát quang gồm các bước chính là:

• Kích thích mẫu vật: Ánh sáng có bước sóng cụ thể chiếu vào mẫu vật. Các chất huỳnh quang trong mẫu hấp thụ năng lượng này và phát ra ánh sáng có bước sóng dài hơn (màu sắc khác với ánh sáng chiếu vào).

• Phân tách ánh sáng: Bộ lọc phát xạ loại bỏ ánh sáng kích thích, chỉ cho phép ánh sáng phát xạ yếu hơn đi qua để tạo hình ảnh.

• Tăng cường tín hiệu: Ánh sáng huỳnh quang phát ra được truyền qua vật kính và hội tụ tới máy dò, nhờ đó thu được hình ảnh với độ tương phản và độ phân giải cao.

3. Cấu tạo chính của một kính hiển vi huỳnh quang cơ bản

3.1. Nguồn sáng (illminator): thường là 2 loại phổ biến này

• Đèn hơi thủy ngân HBO: Phổ biến trong các kính hiển vi truyền thống.

• Đèn LED công suất cao: Hiện đại hơn, có tuổi thọ cao và hiệu suất ổn định.

3.2. Hệ thống lọc ánh sáng:

• Bộ lọc kích thích (excitation filter): Lọc ánh sáng kích thích để chỉ chọn các bước sóng phù hợp với chất huỳnh quang.

• Bộ chia chùm tia hai màu (dichroic mirror): Phản xạ ánh sáng kích thích và truyền ánh sáng phát ra từ mẫu vật.

• Bộ lọc phát xạ (emission filter): Chỉ cho ánh sáng huỳnh quang đi qua đến thị kính hoặc máy dò.

3.3. Thấu kính và vật kính:

• Được thiết kế với khẩu độ số cao để thu nhận ánh sáng huỳnh quang tốt nhất, giúp đạt độ phân giải cao.

4. Ứng dụng của kính hiển vi huỳnh quang

Hiện nay, kính hiển vi huỳnh quang đóng vai trò là giải pháp mở đường cho việc ứng dụng thiết bị máy móc và phương pháp hiện đại trong chẩn đoán xác định nhanh và trong nghiên cứu đào tạo giảng dạy về các vi-rút gây bệnh.

Trong một đề tài nghiên cứu vius, các nhà khoa học sử dụng kính hiển vi (KHV) huỳnh quang siêu phân giải (Kính hiển vi huỳnh quang hiện đại) là hệ kính ưu việt nhờ kết hợp tính năng chụp ảnh huỳnh quang với khả năng quan sát các mẫu sinh học vượt qua được giới hạn nhiễu xạ của KHV quang học.

Hệ kính này giúp quan sát được mẫu sống với độ chính xác và độ phân giải cao. Vi-rút là đối tượng đặc trưng cho nghiên cứu sử dụng hệ kính này do hầu hết các loại vi-rút có kích thước nhỏ hơn giới hạn nhiễu xạ (<200 nm). Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng hệ thống KHV huỳnh quang siêu phân giải dựa trên kỹ thuật định vị đơn điểm, độ phân giải của kính đạt được là 20 nm. Đường kính mẫu vi-rút sốt xuất huyết (SXH) Dengue nuôi cấy trên tế bào BHK-21 được đánh dấu miễn dịch huỳnh quang có kết quả đo là 84±12 nm, trừ đi chiều dài của kháng thể, xấp xỉ với kết quả đo bởi KHV điện tử truyền qua (TEM, 45-60 nm).

Việc phát hiện được vi-rút Dengue típ 2 bằng KHV siêu phân giải đã mở đường cho việc ứng dụng các thiết bị máy móc và phương pháp hiện đại trong chẩn đoán xác định nhanh, chính xác và trong nghiên cứu đào tạo giảng dạy về các vi-rút gây bệnh trên người trong tương lai ở Việt Nam [1]

Trong lĩnh vực môi trường, có nghiên cứu đo hàm lượng hạt vi nhựa trong mỹ phẩm chăm sóc cá nhân đã báo cáo, thay vì việc đánh giá thành phần vi nhựa được thực hiện thông qua quang phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier (FT-IR), quang phổ Raman(Raman spectroscopy) và sắc ký khí (Pyrolysis-gaschromatography) là những phương pháp thường được áp dụng phổ biến hiện nay.

Tuy nhiên, các phương pháp này tốn kém do chi phí thiết bị và vận hành cao, đồng thời, quá trình phân tích cần có yêu cầu chuyên môn. Phương pháp nhuộm huỳnh quang bằng thuốc nhuộm Nile Red là lần đầu tiên được sử dụng trong lĩnh vực vi sinh dùng để định tính lipid trên tế bào vi tảo.

 

mau-vi-nhua-soi-bang-kinh-hien-vi-huynh-quang
Hình ảnh hạt vi nhựa trong mẫu quan sát bằng kính hiển vi
(Hình ảnh từ bài báo)
 

Hiện nay, trong một số thử nghiệm phân biệt các hạt nhựa trong hỗn hợp chứa nhiều hạt cát, phương pháp nhuộm nile red là lựa chọn tối ưu trong việc xác định và định lượng hạt PP cách đơn giản và nhanh chóng. Kính hiển vi huỳnh quang cho phép xác định số lượng hạt vi nhưa trong khi FTIR dùng để định tính thành phần của MPs [2] 

Ngoài ra, có thể kể đến những công việc có ứng dụng kính hiển vi huỳnh quang

4.1. Mẫu sinh học:

• Tế bào và mô sinh học: Tế bào động vật, thực vật, vi khuẩn, nấm; ứng dụng trong nghiên cứu các loại tế bào ung thư để theo dõi sự phát triển của khối u.

• Các tế bào nhuộm huỳnh quang: Ví dụ: nhuộm DAPI để quan sát nhân tế bào trong nghiên cứu về sự phân bào.

• Vi rút và vi sinh vật: Quan sát vi khuẩn E. coli hoặc nấm Candida bằng kỹ thuật nhuộm huỳnh quang để kiểm tra tình trạng nhiễm khuẩn.

4.2. Mẫu di truyền học:

• DNA/RNA: Sử dụng kính hiển vi huỳnh quang để phân tích sự biểu hiện gen bằng phương pháp FISH (Fluorescence In Situ Hybridization).

• Marker huỳnh quang: Ứng dụng trong phát hiện các gen bệnh lý (như đột biến gen gây ung thư) bằng marker huỳnh quang..

4.3. Mẫu dược lý và hóa học:

• Nghiên cứu phản ứng thuốc: Theo dõi sự hấp thụ thuốc trong tế bào gan bằng thuốc nhuộm Rhodamine.

• Mẫu hóa học: Các chất hóa học và hợp chất được nhuộm huỳnh quang để nghiên cứu cấu trúc và tính chất.

4.4. Mẫu vật liệu học:

• Vật liệu nano: Phân tích cấu trúc nano của các hạt vàng (gold nanoparticles) trong nghiên cứu về cảm biến sinh học.

• Vật liệu hữu cơ và vô cơ: Quan sát cấu trúc polymer sinh học trong thiết kế vật liệu y sinh.

4.5. Mẫu môi trường:

Quan sát nước và mẫu môi trường: Theo dõi vi sinh vật phát sáng (ví dụ: tảo nhuộm FITC) trong các mẫu nước thải để đánh giá chất lượng nước.

5. Vì sao nên chọn kính hiển vi huỳnh quang Optika?

Nhờ kính có các đặc điểm và tính năng nổi bật:

5.1. Hình ảnh sắc nét, độ phân giải cao, tái tạo màu sắc chính xác

• Hình ảnh sắc nét, độ phân giải cao, tái tạo màu sắc chính xác nhờ các vật kính được thiết kế đặc biệt với khả năng hiệu chỉnh quang sai màu và quang sai hình học, đảm bảo độ sắc nét và độ chính xác màu sắc. Sử dụng thấu kính có độ truyền dẫn ánh sáng cao và chống phản xạ để tối đa hóa ánh sáng huỳnh quang phát ra từ mẫu.

• Nguồn sáng LED hoặc thủy ngân, đồng đều và an toàn cho mẫu.
Có các bước sóng hỗ trợ nhiều loại nhuộm huỳnh quang (DAPI, FITC, Rhodamine), dễ dàng quan sát đa marker

• Bộ lọc huỳnh quang (fluorescence filter sets): Hệ thống lọc gồm bộ lọc kích thích, bộ lọc phát xạ, và bộ chia chùm tia, đảm bảo khả năng lựa chọn ánh sáng phù hợp với từng chất nhuộm.

• Hệ quang học chất lượng cao: Giúp hiển thị đồng thời nhiều marker (marker là các dấu hiệu hoặc phân tử được gắn chất huỳnh quang để chỉ thị các thành phần cụ thể trong mẫu, ví dụ: nhân tế bào, protein).

5.2. Dễ điều chỉnh, chống mỏi mắt, phù hợp khi sử dụng lâu dài

• Thiết kế công thái học (ergonomic): Kính được thiết kế với góc quan sát thoải mái, khoảng cách đồng tử dễ điều chỉnh và núm điều chỉnh vị trí thuận tiện.

• Thị kính được phủ lớp chống mốc giúp duy trì chất lượng hình ảnh lâu dài, giảm sự mỏi mắt khi quan sát trong thời gian dài.

• Camera độ phân giải cao, phần mềm hỗ trợ xử lý và lưu trữ dữ liệu.

5.3. Vật liệu chắc chắn, bảo trì và thay thế linh hoạt

• Khung kính bằng kim loại cao cấp: Giúp kính chịu được va đập và ổn định trong quá trình sử dụng.

• Các bộ phận tháo lắp dễ dàng: Như nguồn sáng, bộ lọc, và các thấu kính giúp bảo trì và thay thế đơn giản

5.4. Kết nối dễ dàng với máy tính và thiết bị ngoại vi để chia sẻ kết quả

• Cổng kết nối USB và HDMI: Cho phép kết nối với máy tính hoặc màn hình trình chiếu để chia sẻ và lưu trữ hình ảnh.

• Phần mềm đồng bộ: Hỗ trợ truyền tải và xử lý dữ liệu một cách liền mạch giữa kính hiển vi và các thiết bị ngoại vi.

5.5. Thiết kế tiện dụng:

• Kính hiển vi huỳnh quang Optika được thiết kế với các núm điều chỉnh dễ sử dụng, giúp người dùng có thể nhanh chóng thay đổi các thông số như độ sáng, độ tương phản và chế độ chiếu sáng mà không gặp khó khăn.

• Các tính năng như bộ lọc huỳnh quang dễ thay đổi, hệ thống chiếu sáng LED tiết kiệm năng lượng giúp người dùng tiết kiệm thời gian trong quá trình chuẩn bị và vận hành thiết bị.

6. Các dòng sản phẩm nổi bật của Optika

cac-mau-kinh-hien-vi-huynh-quang-optika
Các mẫu kính hiển vi huỳnh quang Hãng Optika
B-290LD Series: Kính hiển vi LED cơ bản, dễ sử dụng, lý tưởng cho phân tích huỳnh quang trong phòng thí nghiệm.

B-510FL Series: Dòng kính tiên tiến, trang bị đèn thủy ngân HBO và hệ thống lọc ánh sáng chuyên sâu, đáp ứng nhu cầu nghiên cứu cao cấp.

B-1000 Modular Series: Kính hiển vi mô-đun cao cấp, tùy chỉnh linh hoạt theo nhu cầu người dùng, hỗ trợ nhiều loại mẫu và ứng dụng.

IM-5FLD Inverted Series: Kính hiển vi huỳnh quang soi ngược, đặc biệt hiệu quả trong nghiên cứu mẫu sống và tế bào nuôi cấy.

Các dòng kính hiển vi huỳnh quang từ thương hiệu Optika là lựa chọn hàng đầu với thiết kế hiện đại và hiệu suất vượt trội.

Quý khách hàng có nhu cầu tham khảo kính hiển vi huỳnh quang và cần tư vấn, xin liên hệ với chúng tôi

-------------------------------

Công ty Khoa học Kỹ thuật Lâm Việt

Hotline: 028.62522.486/490

Tel: 0966.306.011 (Ms Hà Nguyễn)

www.lamviet.com | www.lamviet.com.vn

Mail: lamviet@lamviet.com

Showroom: 26D Bùi Công Trừng, Huyện Hóc Môn, TP. Hồ Chí Minh

Nhà máy: Lô 7-8 KCN Tân Thới Hiệp, đường Nguyễn Ảnh Thủ, quận 12, TP. Hồ Chí Minh 

 

TIN TỨC & SỰ KIỆN KHÁC