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新型智能顯微鏡:自適應(yīng),曲面也能完美成像

儀表新品 2021年10月13日 14:21:19來源:閑集網(wǎng) 19402
摘要現(xiàn)代生物學(xué)依賴于我們使用顯微鏡觀察活細(xì)胞的能力。光學(xué)顯微鏡的最新進(jìn)展允許在醋蠅、斑馬魚和老鼠等模式生物中進(jìn)行細(xì)胞和亞細(xì)胞成像。

  【儀表網(wǎng) 儀表新品】導(dǎo)讀:現(xiàn)代生物學(xué)依賴于我們使用顯微鏡觀察活細(xì)胞的能力。光學(xué)顯微鏡的最新進(jìn)展允許在醋蠅、斑馬魚和老鼠等模式生物中進(jìn)行細(xì)胞和亞細(xì)胞成像。
 
  顯微鏡是人類最偉大的發(fā)明之一。在它發(fā)明出來之前,人類關(guān)于周圍世界的觀念局限在用肉眼,或者靠手持透鏡幫助肉眼所看到的東西。
 
  顯微鏡把一個全新的世界展現(xiàn)在人類的視野里,人們第一次看到了數(shù)以百計的"新的"微小動物和植物,以及從人體到植物纖維等各種東西的內(nèi)部構(gòu)造。顯微鏡還有助于科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新物種,有助于醫(yī)生治療疾病。
 
  現(xiàn)代生物學(xué)依賴于我們使用顯微鏡觀察活細(xì)胞的能力。光學(xué)顯微鏡的最新進(jìn)展允許在醋蠅、斑馬魚和老鼠等模式生物中進(jìn)行細(xì)胞和亞細(xì)胞成像。
 
  當(dāng)前技術(shù)的基本限制之一是與照明相關(guān)的毒性,這會影響所研究的生物過程。到目前為止,除了降低亮度導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降之外,這個問題沒有太多解決方案。
 
  在Light Science & Application上發(fā)表的一篇新論文中,由 Drs 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊。法國艾克斯馬賽大學(xué)菲涅耳研究所的 Loïc Le Goff 和 Frédéric Galland 開發(fā)了一種新型智能顯微鏡,可使用學(xué)習(xí)策略以最有效的方式自動計算將光發(fā)送到何處以對樣品中感興趣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。
 
  左:繪制彎曲的生物組織。六邊形代表細(xì)胞表中組織的細(xì)胞的熒光輪廓。組織可以被第二個上皮覆蓋,該上皮可以被成像過程忽略。右圖:從幾次采集(綠點)中,顯微鏡自動估計組織表面(紅色網(wǎng)格),然后可以將采集集中在該表面上,甚至由于傳播采集算法而僅集中在熒光細(xì)胞輪廓上。圖片來源:Faris Abouakil 等人。
 
  該項目的出發(fā)點是觀察到大多數(shù)生物組織都具有良好表征的結(jié)構(gòu)。特別是,大多數(shù)胚胎組織成表面——細(xì)胞片——在空間中彎曲。
 
  一般的顯微鏡不適應(yīng)這種架構(gòu)的操作:它們掃描聚焦在包含胚胎的整個 3D 空間中的激光,這在照射樣品的光的速度和數(shù)量方面都非常低效。菲涅爾研究所開發(fā)的顯微鏡自動調(diào)整其掃描模式以適應(yīng)彎曲的生物表面的形態(tài),無需事先了解表面。在測試樣品上,與傳統(tǒng)共聚焦顯微鏡相比,我們的智能掃描顯微鏡減少了多達(dá) 100 倍的輻射。
 
  這項突破性技術(shù)是菲涅爾研究所的數(shù)據(jù)科學(xué)家、物理學(xué)家和生物學(xué)家密切合作的結(jié)果。該方法開辟了一種新方法,可以對胚胎和類器官等非常脆弱的物體的行為進(jìn)行長時間成像。有趣的是,該技術(shù)可以非常簡單地應(yīng)用于生物學(xué)研究所成像設(shè)施中的許多商用顯微鏡。
 

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