ibidi 聚合物载玻片，源于塑料而超越塑料

前言

您听说过 ibidi 聚合物载玻片吗？您是否了解其背后的故事呢？

这一切的起点可追溯至 21 世纪初，当时三位博士研究生及其导师怀揣着创立一家公司的宏伟蓝图，旨在通过融合细胞培养技术与高分辨率显微成像技术，彻底革新细胞检测领域的面貌。在此之前，细胞生物学家常面临两难抉择：要么选用促进细胞生长但成像效果不佳的表面（如 PS 材质的组织培养皿），要么选择成像优越却不利于细胞生长的表面（如传统玻璃载玻片）。

面对这一困境，ibidi 公司的创始人们踏上了探索之旅，寻求一种既能展现玻璃般卓越光学性能，又能确保细胞良好贴壁与生长的创新材料。经过不懈努力，他们成功发掘了一种光学品质卓越的聚合物薄膜，即后来的 ibidi 聚合物载玻片玻片。该材料可牢固粘合于上层结构之上，共同构成了 ibidi 显微镜成像腔室。然而，初期挑战在于该聚合物载玻片固有的高度疏水性，阻碍了细胞的贴壁。幸运的是，创始人团队通过创新性的物理处理技术，成功克服了这一难题，开创了独特的表面改性方法，为 ibidi 聚合物载玻片的应用铺平了道路。

光学性能

在采用配备聚合物载玻片底部的 ibidi 实验室器皿进行显微镜镜检时，多数科研人员难以察觉其非玻璃材质，这归因于其成像质量几乎与玻璃无异，难以分辨。

此现象背后，实则源于一系列关键材料特性的平衡。接下来，笔者将深入剖析五个核心参数：载玻片厚度、折射率、阿贝数（色散系数）、透射率及自发荧光水平，并将 ibidi 聚合物载玻片的规格与标准玻璃及传统 PS 组织培养容器的性能进行对比。此对比旨在揭示 ibidi 聚合物载玻片如何在确保成像清晰度的同时，展现出其独特的优势与适应性。

1）载玻片厚度

载玻片的厚度对于显微镜成像的质量具有至关重要的影响，这源于显微镜物镜的设计往往针对特定厚度的载玻片上的样本进行优化，以确保清晰成像（如图1所示）。在细胞显微镜应用中，标准载玻片厚度为 0.17 mm（即 170 μm，+20/-10 μm），这一规格与 #1.5 载玻片相当；另一方面，常见的 PS 材质组织培养板和培养皿，其底部厚度范围广泛，通常在 500 μm~1000 μm 之间；而 ibidi 聚合物载玻片的厚度精确匹配了上述标准 #1.5 玻璃载玻片规格，这一设计有助于在不同实验条件下维持一致的成像效果。

图 1：显微镜物镜针对 170 μm 的标准厚度载玻片进行了优化（左图），使用其他厚度的载玻片会导致高分辨率物镜无法聚焦在样本上（右图）。

2）折射率

ibidi 聚合物载玻片的折射率（该参数用于量化光线在材料内部传播速度相对于真空中的比值）为 1.52，这一数值与玻璃的折射率相同。相对而言，采用 PS 材料制成的标准组织培养板和培养皿，其折射率则较高，达到1.58。此折射率差异在显微镜成像中尤为重要，因为显微镜的物镜通常是针对折射率为 1.52 的载玻片设计的。

3）阿贝数（色散系数）

阿贝数，作为衡量光学材料色散能力的关键指标，直接关联着材料的色差表现。具体而言，阿贝数值越高，意味着材料引起的色散现象越轻微，从而有利于提升显微镜的光学成像质量。在光学领域，通常将阿贝数大于或等于55的材料视为高分辨率显微镜的理想选择。

ibidi聚合物载玻片以其 56 的阿贝数值脱颖而出，展现出优异的色散控制能力，略优于标准玻璃载玻片（阿贝数为55）。而相比之下，PS 材料的阿贝数仅为 31，显示出较大的色散倾向，可能影响成像的清晰度和色彩还原度。因此，在高精度显微成像应用中，ibidi 聚合物载玻片因其更高的阿贝数而更具优势。

4）透射率

为了确保显微镜成像的高品质，显微镜载体必须具备在广泛波长范围内的高透射率特性。这一要求同样适用于玻璃以及 ibidi 聚合物载玻片，它们均展现出优异的波长透射性能。然而，值得注意的是，标准的 PS 材料因其对紫外线的显著吸收特性，限制了其在某些显微技术，特别是涉及特定荧光团（如图 2 所示）的应用。因此，在选择显微镜载体材料时，需根据实验需求和荧光特性进行综合考虑。

图 2：各种载玻片和细胞培养材料在不同波长下的透射曲线

5）自发荧光强度

显微镜载体材料的自发荧光会对成像过程造成干扰，具体表现为在显微镜镜检时产生高背景信号。ibidi 聚合物载玻片及玻璃材质因其极低的自发荧光特性而备受青睐，而由 PS 制成的培养皿则展现出较高的自发荧光水平（如图 3 所示），这一特性在特定应用中需予以充分考虑。

图 3：不同载玻片和细胞培养材料在不同波长下的自发荧光强度

细胞培养性能

迄今为止，我们已深入探讨了 ibidi 聚合物载玻片在光学方面的卓越特性及其对实现高质量成像的显著贡献。然而，关于其在细胞培养环境中的应用效果，尤其是细胞在该材料表面的行为表现，同样值得我们关注。

细胞在 ibidi 聚合物载玻片上的生长状态如何？它们是否能够舒适地附着并茁壮成长？针对这些问题，我们可以给出肯定的回答。其背后的原因主要包括以下几个方面：

1）表面硬度

首先，塑料比玻璃更软，这使其表面弹性更接近于体内组织（如图 4 所示）。

图 5：不同组织以及载玻片、细胞培养材料的表面弹性

2）组织培养处理（ibiTreat）

其次，相较于玻璃材料，塑料表面具备可改性优势，能够通过处理使其呈现出更强烈的亲水性，这一特性恰好满足了大多数贴壁细胞类型的偏好。这种处理方式，作为物理性的表面改良（非涂层形式），在行业内通常被称为组织培养处理，并已广泛应用于细胞培养所需的塑料器皿之中。

在 ibidi，这种针对聚合物载玻片进行的组织培养表面改性被命名为「ibiTreat」，它并不涉及蛋白质涂层的引入，而是通过物理手段优化表面特性，以增强细胞的贴壁能力。此外，值得注意的是，用户还可以在无涂层的 ibidi 聚合物载玻片或已应用 ibiTreat 处理的载玻片上进一步添加蛋白质涂层，而这一过程不会对其优异的光学性能造成任何负面影响。

3）透气性

细胞偏好在 ibidi 聚合物载玻片上生长的第三个关键因素在于其优越的透气性。这一特性允许气体交换过程贯穿于盖玻片的整个底面，从而持续为细胞供应新鲜氧气，并有效促进二氧化碳从细胞培养环境中排出（如图 5 所示）。

图 5：与玻璃底部载玻片（右图）相比，聚合物底部载玻片（右图）可以在底部进行气体交换