光板显微技术的生物成像应用

生物成像的最终目标是在一个位置上可视化的系统，越来越多的生理相关。在过去的二十年里，一系列的技术进步使这一目标更加接近，而广泛的先进研究方法也意味着现在可以可视化许多系统。

可视化生物实验的一个关键方面是所使用的成像技术的效果。实现可视化是必要的，这样可以保持被研究系统的生理完整性，减少扰动和伪影的引入。

生物成像最困难的方面之一是减少或消除光毒性和光损伤。暴露在光下，特别是荧光成像所需的高强度光下，可能会对生物体和活细胞的功能和健康产生重大影响。因此，需要成像技术来减少标本在光线下的暴露。

解决方案是光板显微镜，它通过在给定的时间内仅在一个平面上照射标本，将光毒性效应降到最低。

光片显微镜

光板显微镜是一个常见的术语，描述了一个扩展类的平面照明方法，已经完全改变了生物标本的光学成像。通过隔离照明和探测光路，使其具有可行性，从而能够使用破坏性较小的照明的创新技术。

作为该方法基础的光片是由激光形成的一个双曲的照明“片”。¹作为一种替代方法，可以用扫描光束近似地得到一个光板。检测是沿着与照明轴不同的轴线进行的。

分离轴的使用提高了检测效率，减少了不在焦点范围内的特征产生的伪影。一般来说，高灵敏度光板显微镜使用两个物镜来照明，另外两个物镜用来检测。这使每架飞机的光收集量翻倍。

试件定位于检测轴与照明轴的交点处。当样品被光片激发时，会导致荧光的发射，可以被高速摄像机检测到，生成高质量的图像。通过旋转样品，可以很容易地改变成像平面，从而提供样品的连续切片，可以重建以提供三维表示。

光镜显微镜解决方案

由Andor设计的摄像机专门用于高速光板显微镜的探测器。²Neo和Zyla系列的sCMOS相机提供了高分辨率和大视场，而不影响帧率或读取噪声。

小像素尺寸(6.5 μm)保证了点扩展功能有足够的过采样，即使对于具有低放大倍率的物镜也是如此。的iXon背光EMCCD相机平台提供卓越的速度性能和单光子灵敏度，除了保持定量稳定性。

光面显微镜的应用

光板显微镜是一种几乎无损和有价值的成像工具。与计算机断层扫描和磁共振成像等其他非破坏性成像方法相比，它提供了更高的分辨率和更快的成像速度。因此，它是对敏感样品或快速动态过程成像的理想方法。

亚细胞结构的高分辨率可视化是通过使用一个光面来实现活体组织或组织的光学切片。仅仅使用一层薄薄的光片表明，对一个特定的样品进行多次扫描而不导致光毒性或光漂白是可行的。因此，可以从不同的角度和一系列的切片获得多个视图来实现组织结构的三维重建。

光板显微镜通过促进生物样品的快速成像，包括那些比其他显微镜方法更大、分辨率更高的生物样品，已经在各个领域取得了进展。

它已被证明是分析胚胎发育的最佳工具，产生可量化的数据和定性的细胞和组织特征的形态发生过程。^3.通过整个活胚胎的成像，可以保存调控发育的各种因素，如信号分子的梯度，从而精确观察发育的精确途径。

在线虫胚胎神经元发育期间，尽管胚胎有相当快的运动和抽搐，但高速图像采集使轴突引导和生长锥动态的高分辨率可视化成为可能。⁴

同样，光板显微镜被用来成像果蝇的完整胚胎神经系统，从而使中枢和外周神经系统的发展的细胞动力学得以理解。⁵

光板显微镜也是一种多功能工具，用于对大型生物系统的结构和功能进行快速、高分辨率的定量测绘。它可以用来成像在水螅身体形状的非同构变化，以及明确的厚冠状人脑板。⁶同样地，它在多细胞标本中实现了细胞和亚细胞功能的三维实时成像。⁷

除了研究应用外，光板显微镜还能够促进临床标本的快速分析，为治疗决策提供信息。已经证明，该方法允许完整组织的二维和三维快速成像，具有与传统病理学相同的细节水平。⁸例如，它可以使术中快速评估肿瘤边缘表面或光学清除的芯针活检的体积评估成为可能。

光板显微镜的未来

光板显微镜是一种很有价值的工具，不仅可以进行快速的表面显微镜检查，还可以进行标本的深度体积显微镜检查。由于它的非破坏性，它可以被用来研究广泛的生物系统。此外，它有能力允许实时三维成像，只有最小的风险的光损伤。

这种相对较新的成像技术已经在发育生物学和细胞生物学中得到了广泛的应用。为了使基础技术适应特定的研究需要，正在进行的修改预计将大大增加应用光片显微镜．

此外，可视化工具和模式识别软件的开发将进一步加强对所获得数据的解释，从而使人类生理和疾病模型的生成成为可能。

参考资料及进一步阅读

1. 桑蒂。J Histochem Cytochem．2011;59(2): 129 - 138。
2. 和或。https://andor.oxinst.com/products/
3. IchaJ, et al。J Vis实验．2016; 110:53966。
4. 吴勇，等。PNAS上,美国,2011;108(43): 17708 - 17713。
5. 引用本文:王志强，王志强，等。Nat方法。2012; 9(7): 755 - 63。
6. 王志强，等。BMC医学杂志。2018;16:57。
7. 傅强，等。Nat Commun．2016; 7:11088。
8. 刘志强，等。生物工程学报。2017;1(7):0084。

这些信息都是从Andor Technology Ltd提供的材料中获取、审查和改编的。欧洲杯足球竞彩

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