细胞内的钙离子成像是细胞生物学、神经学和相关领域的重要技术之一。Ca2+作为细胞内重要的第二信使，本身在各种细胞内生理过程中就起到着关键作用，例如细胞分裂与增值、信号传导以及凋亡与坏死等等。而荧光染料的使用是研究单个神经元和胶质细胞内钙动力学的最有效和最流行的工具。使用化学荧光指示剂或荧光蛋白指示剂来检测细胞内Ca2+浓度的变化。当这些指示剂与Ca2+结合后，会改变其荧光特性（荧光增强、光谱位移），进而通过显微镜被观察到，从而间接反映细胞的活动状态，提示神经元活动。
而为钙离子成像选择光源时，除了根据Ca2+指示剂所需的激发波长，例如Fura-2需要340nm和380nm ，而Fluo-4需要488nm，还需要根据具体的成像类型。如单波长强度成像（Fluo-4）以及需要双波长的比率成像（Fura-2）。钙离子成像本质上也是一种活细胞成像技术，因此为了避免光毒性以及光漂白效应，也需要尽量减少激发光的暴露，对于光源的功率有调控的需求。
比率成像（Calcium Ratio Imaging）
比率成像（也称为比例成像）正是利用指示剂结合Ca2+后发生的光谱位移而非纯粹的光强变化来进行定量检测的。比率型荧光探针在与Ca2+结合前后其激发或者发射的光谱会发生变化，进而可通过不同波长的荧光发射或激发比确定Ca2+浓度。与单波长探针相比，比率型荧光探针的主要优点是比率信号与染料浓度、照明强度等因素无关，受伪影的干扰小，避免了误判Ca2+浓度，能获得更为精确的结果。
需要注意的是，有时为了捕捉Ca2+浓度在细胞内的瞬态变化，需要在短时间内切换光源的两个波长，以确保两个波长下的荧光强度测量能够反映同一时间点的钙离子浓度变化，减少时间偏差。
Fura-2荧光探针
Fura-2是一种常用的比率型荧光探针，属于高亲和力探针，其Ca2+结合态激发波长峰值为340nm，游离态为380nm，发射波长峰值不变，适用于数字成像显微镜、胞内钙储门控Ca2+内流研究以及与基因编码探针联合应用。并且Fura-2的光稳定性更强，产生较少的光漂白现象。
Lumencor RETRA固态光源
美国Lumencor公司生产的RETRA光引擎结合了两个可单独控制的固态LED光源和相应波长的带通滤光片，可产生所需的激发光输出，并通过电子控制快速切换。根据特定应用的要求，光谱输出可以定制从紫外到可见光到近红外。RETRA FURA光引擎是钙离子比率成像的理想激发光源（Fura-2荧光探针），提供经过优化的340/380nm波段的输出，功率可达数百毫瓦。并且Lumencor的配套的液体光波导（LLG）也优化了紫外透过率，确保LED光源可以以较低损耗到达显微镜。
RETRA通过LLG输出的测试情况
参数 | 详情 |
产品编号 | 90-10607 [1] |
激发光源 | 2个独立可控可选的固态光源 |
带通滤光片 | 内置348/30和380/20滤光片 |
光传输方式 | 直径3mm液体光波导，长度2m [2] |
控制接口 | 光源选择、光输出开关和强度设置可通过RS232、USB或以太网端口实现。光源选择和光输出开关也可通过TTL端口实现 |
控制软件 | 板载GUI或基于PC的图像采集软件 |
电源要求 | 220 W (24V DC/9.2A) 电源 |
质保期 | 24个月 |
尺寸 | 145mm×190mm×203mm （宽*长*高） |
重量 | 4.2kg |
可选配件 | BNC分支转接电缆（用于TTL触发）/ 光引擎控制盒 [3] |
[2] 随产品附带。
[3] 控制盒连接到光引擎的USB端口，并控制光源选择、光输出开关和强度设置。
Lumencor RETRA特点
外部控制：Lumencor光源提供丰富的外部通信接口，如RS232、USB、TTL等等，可以实现通道选择、开关以及光强调整。适配您的二次开发需求。
快速切换：光源的切换时间可达~50μs（TTL控制）或者~50ms（串口控制）。这相比机械式滤光片轮来切换波长要快很多，可以快速捕捉钙信号，确保较高的时间分辨率。
高亮度：输出348nm LED可达 250mW，而380nm LED可达300mW （光波导输出端，和具体配置有关）
强度可调：作为活细胞成像的一种，为了避免光毒性和光漂白效应，钙离子成像也需要尽量减少激发光的过度照射。RETRA可以独立线性调控各个组成光源的输出功率，优化图像采集。
美国Lumencor致力于以富有创意和智慧的设计理念，制造出行业内领先的照明设备和仪器，助客户获取高质量的数据。Lumencor提供广泛的固态光源种类可选，应用于生命科学、临床科学、先进材料和半导体工艺，并提供从完全定制的解决方案到即插即用的光引擎，满足不同客户的需求。
作为Lumencor在中国的代理商，上海昊量光电设备有限公司负责其产品在国内的销售、技术服务以及售前售后技术基础，欢迎联系我们，和Lumencor一同开启一场光源的奇幻之旅。
Lumencor RETRA相关应用论文
1. Fura-2细胞内钙成像用于DRG神经元
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. 小鼠垂体细胞的Fura-2钙离子成像
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. 小鼠成纤维细胞中失调的钙稳态的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.
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