共聚焦显微镜是生命科学研究的一种重要工具。但是这种技术的挑战在于有限的焦深。为了突破限制，科学家和产品开发人员正在将共聚焦和多光子等其它显微镜技术结合使用。
三位成像和激光专家，就共聚焦显微镜和生命科学的话题展开了讨论。
Tesfai：共聚焦从原理上讲是一种老技术，只是不断在改进。易用的自动化、模块化共聚焦越来越流行，因为它们解决了困扰传统共聚焦系统的复杂度问题。科研相机技术也将逐步提高旋转盘共聚焦性能。最后，低成本共聚焦系统的出现将使这种技术普及到使用荧光技术的实验室。
Schulze：一个重要的应用趋势是以通用数据库格式集成不同的成像技术，特别是结合共聚焦荧光显微镜信息和来自原子力显微镜 (AFM) 和反射电子显微镜 (REM) 的数据。以前这些都是独立应用的学科。如今，越来越多的科学家希望把记忆学习等宏观行为与单细胞和亚细胞级显微图像联系起来，也希望研究基因控制和神经元活动等分子事件。单一的成像方法无法覆盖这么大的尺寸和信息范围。
Arrigoni：毫无疑问，最激动人心的进展发生在神经科学。由于各国杰出科学家的共同努力以及巨大的科研资金支持，突破的步伐令人难以置信。某些热门发展有赖于最新的激光器。具体地讲，提高成像深度的关键需求是长波长的更高功率。目前，两个主要波长窗口在1.3和1.7 μm附近，因为它们能最大程度减小组织损伤、散射和不必要的吸收，而且符合多种探测技术的吸收带宽。
Schulze：荧光显微镜在提供化学特异性图像的能力是无与伦比的。而且，共聚焦荧光显微镜能提供活体的独特化学信息。基因修改实验的不断发展也进一步拓宽了共聚焦荧光技术的使用。但是光学显微镜不能达到分子级分辨率；即使超分辨率技术也不容易达到20 nm以下。另外，超分辨技术的复杂度也极大限制了应用空间。
Arrigoni：由于老鼠等模式动物大脑的最重要功能发生在皮层，即1到3 mm厚的大脑上层/外层，因此我自然地想到了该领域中最重要的趋势和挑战：科学家希望提高成像深度，从而研究大脑的不同组成部分，在三维空间中研究更大的神经元网络。要做到这一点，科学家需要大于1 mm的成像深度和宽达10 mm的成像面积。
Tesfai：光电倍增管技术没有相应的进展。共聚焦依靠快速大面积光电探测器，而且要求高量子效率和低电子噪声。虽然基于芯片的大型探测器有了一些喜人的发展，可能最终取代显微镜中的光电倍增管，但是这些技术还不成熟。
Schulze：科学家需要提高分辨率、化学特异性，而且需要在活体样品中获得这些信息。必然的途径是使用多种方法：共聚焦荧光显微镜、AFM和REM。这种趋势促使了当前仪器市场的重要合并和收购，因为这些公司希望拓宽产品范围，而且经常在单个平台上集成多种成像技术。
这一点也反映在我们自己的业务发展中。几年前，我们仅提供单独的激光器支持这个市场。但是，如今我们知道市场要求我们提供更多的光子学子系统和模块。OEM强调对于最终整形/聚焦光束或组合光束的规格，而不仅仅是单个激光器。这样能降低开发新仪器的成本，而且加快市场投放速度。
Tesfai：对于厚达100 μm样品的活体细胞成像、固定切片组织成像，共聚焦一直是主力技术。虽然部分将被结构化照明成像取代，但是在可预见的将来，共聚焦仍将主导切片成像和固定载玻片成像。
本文翻译自 Photonics 网站的文章，略有改动。如需英文原文，请访问网址:
www.photonics.com/Article.aspx?AID=62193
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