• 成骨細(xì)胞
• ​骨細(xì)胞
• 破骨細(xì)胞
• 造骨祖細(xì)胞

軟骨與骨骼共同作用，形成所謂的骨骼組織。這種特殊的結(jié)締組織既柔韌又堅(jiān)硬。三種不同類型的軟骨是：

• 透明軟骨
• 纖維軟骨
• 彈性軟骨

此外，維生素C也是一種雙折射材料，可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞中骨基質(zhì)基因表達(dá)，與減緩固關(guān)節(jié)炎相關(guān)，對(duì)骨骼健康至關(guān)重要。

了解線性偏振光顯微鏡和圓形偏振光顯微鏡

要使用偏振光顯微鏡捕捉骨骼、軟骨、維生素C和其他雙折射材料的高質(zhì)量圖像，首先必須了解線性偏振光和圓形偏振光的照明方法。

光源會(huì)產(chǎn)生非偏振光，這種光會(huì)在所有360度方向上振動(dòng)。當(dāng)非偏振光穿過(guò)偏光鏡時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)換成線性偏振光。線性偏振光穿過(guò)樣品。如果樣品是各向同性的（所有方向上的光學(xué)特性一致），則不會(huì)影響偏振光，光將保持相同的偏振狀態(tài)。然而，如果樣品是各向異性的，那么當(dāng)光通過(guò)時(shí)，就會(huì)改變光線的偏振狀態(tài)。這種偏振變化可使光穿過(guò)一個(gè)與偏光鏡垂直的檢偏器。

線性偏振的一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)形成出現(xiàn)在視場(chǎng)中的等旋線，即馬耳他十字圖案（帶有V形臂的十字）的黑帶。當(dāng)成像樣品具有徑向?qū)ΨQ性時(shí)，會(huì)導(dǎo)致偏振光圍繞徑向中心分裂而產(chǎn)生無(wú)法穿過(guò)檢偏鏡的光線，就會(huì)發(fā)生這種情況。馬耳他十字會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而影響圖像的量化或分析用途。

而圓形偏振則沒(méi)有這個(gè)缺點(diǎn)。圓形偏振還可以使用偏光鏡將普通光轉(zhuǎn)換為在單一平面上振動(dòng)的光（線性偏振光）。然而，在圓形偏振中，雙折射材料（如四分之一波板）要與偏振光路徑上的偏光鏡成45°角放置。光會(huì)發(fā)生相移，即光波穿過(guò)材料所用時(shí)間的差異。這就產(chǎn)生了具有圓形旋轉(zhuǎn)場(chǎng)的光。當(dāng)圓形旋轉(zhuǎn)光穿過(guò)樣品時(shí)，會(huì)在所有360度的旋轉(zhuǎn)位置上發(fā)生折射。如果在折射光的路徑上放置一塊與第一塊板成90°的第二塊四分之一波板，這種效應(yīng)就會(huì)抵消。這將再次產(chǎn)生線性偏振光，然后可使其穿過(guò)檢偏鏡的透射軸。需要說(shuō)明的是，兩塊四分之一波板都相對(duì)于偏光鏡旋轉(zhuǎn)了45°角，但旋轉(zhuǎn)的方向相反。

圖1. 使用Evident公司的偏振光顯微鏡、SLIDEVIEW VS200研究級(jí)玻片掃描儀和MPLFLN40X（0.75 NA）物鏡對(duì)維生素C晶體進(jìn)行成像：a）使用線性偏振光顯微鏡；b）使用圓形偏振光顯微鏡。（a）使用線性偏振，我們可以看到等旋線特征（黑帶）。（b）為同一樣品使用圓形偏振，我們看不到任何偽影。

 
使用偏振光顯微鏡對(duì)骨骼、軟骨和維生素C進(jìn)行成像

維生素C，又稱抗壞血酸，是一種手性分子。當(dāng)偏振光穿過(guò)維生素C晶體時(shí)，分子的手性會(huì)導(dǎo)致光的偏振平面出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。光的干涉會(huì)產(chǎn)生一系列顏色，形成美麗的圖像。

圖2. 偏振光顯微鏡下的維生素C圖像：a）使用線性偏振，我們可以看到等旋線特征（馬耳他十字）；b）使用圓形偏振，不會(huì)產(chǎn)生馬耳他十字。這里顯示的棕色石頭狀結(jié)構(gòu)是非常厚的晶體。使用VS200研究級(jí)玻片掃描儀和MPLAPON50X（0.95 NA）物鏡拍攝的圖像。

圖3. 結(jié)締組織和骨骼的圖像，在偏振光下可觀察到不同方向的膠原纖維。a）使用線性偏振光可視化的結(jié)締組織。b）使用圓形偏振光可視化的結(jié)締組織。c）使用線性偏振光可視化的橫向骨切片。d）使用圓形偏振光可視化的橫向骨切片。橫向排列的膠原纖維呈現(xiàn)亮色，而縱向排列的膠原纖維呈現(xiàn)暗色。介于橫向和縱向之間方向排列的纖維顯示出深淺不一的灰色。使用VS200研究級(jí)玻片掃描儀和MPLAPON50X（0.95 NA）物鏡拍攝的圖像。

 
適于這類應(yīng)用的產(chǎn)品

SLIDEVIEW VS200研究級(jí)全玻片掃描系統(tǒng)可以讓您能夠采集載玻片的高分辨率圖像并進(jìn)行定量分析，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)載玻片信息的充分利用。

• 一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五種觀察方法

• 可支持標(biāo)準(zhǔn)載玻片以及大尺寸載玻片

• 高通量

• 保存和調(diào)用采集設(shè)置，以此加快工作速度

 
參考文獻(xiàn)
1, Bromage, T., et al. 2023. "Circularly Polarized Light Standards for Investigations of Collagen Fiber Orientation in Bone（用于研究骨中膠原纖維方向的圓形偏振光標(biāo)準(zhǔn)）." The Anatomical Record. 274(1): 157–168. 
2, Chin, K. Y., and I-N. Soelaiman. 2018. "Vitamin C and Bone Health: Evidence from Cell, Animal, and Human Studies（維生素C與骨骼健康：來(lái)自細(xì)胞、動(dòng)物和人體研究的證據(jù)）." Current Drug Targets. 19(5): 439–450.
3, Aghajanian. P., et al. 2025. "The Roles and Mechanisms of Actions of Vitamin C in Bone: New Developments（維生素C在骨骼中的作用和作用機(jī)制：新進(jìn)展）." Journal of Bone and Mineral Research. 30(11): 1945–1955.
4, Khebtsov, N., et al. 2016. "Chapter 1: Introduction to Light Scattering by Biological Objects（第1章：生物物體的光散射簡(jiǎn)介）." Handbook of Optical Biomedical Diagnostics（《光學(xué)生物醫(yī)學(xué)診斷手冊(cè)》）. 2nd ed., vol. 1: Light-Tissue Interaction, edited by V. V. Tuchin.
5, Xia. Y., et al. 2016. "Chapter 1: Introduction to Cartilage（第1章：軟骨簡(jiǎn)介）." Biophysics and Biochemistry of Cartilage by NMR and MRI. Royal Society of Chemistry. 1–43.
6, Clark. A., et al. 2002. "The Effects of Ascorbic Acid on Cartilage Metabolism in Guinea Pig Articular Cartilage Explants（抗壞血酸對(duì)豚鼠關(guān)節(jié)軟骨外植體軟骨代謝的影響）." Matrix Biology. 21(2): 175–184.
7, Mittelstaedt. D., et al. 2011. "Quantitative Determination of Morphological and Territorial Structures of Articular Cartilage from Both Perpendicular and Parallel Sections by Polarized Light Microscopy（利用偏振光顯微鏡從垂直切片和平行切片定量測(cè)定關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)和區(qū)域結(jié)構(gòu)）." Connective Tissue Research. 52(6): 512–522.
 
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