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新型智能顯微鏡:自適應,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 19404
摘要現代生物學依賴于我們使用顯微鏡觀察活細胞的能力。光學顯微鏡的最新進展允許在醋蠅、斑馬魚和老鼠等模式生物中進行細胞和亞細胞成像。

  【儀表網 儀表新品】導讀:現代生物學依賴于我們使用顯微鏡觀察活細胞的能力。光學顯微鏡的最新進展允許在醋蠅、斑馬魚和老鼠等模式生物中進行細胞和亞細胞成像。
 
  顯微鏡是人類最偉大的發明之一。在它發明出來之前,人類關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在人類的視野里,人們第一次看到了數以百計的"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部構造。顯微鏡還有助于科學家發現新物種,有助于醫生治療疾病。
 
  現代生物學依賴于我們使用顯微鏡觀察活細胞的能力。光學顯微鏡的最新進展允許在醋蠅、斑馬魚和老鼠等模式生物中進行細胞和亞細胞成像。
 
  當前技術的基本限制之一是與照明相關的毒性,這會影響所研究的生物過程。到目前為止,除了降低亮度導致圖像質量下降之外,這個問題沒有太多解決方案。
 
  在Light Science & Application上發表的一篇新論文中,由 Drs 領導的團隊。法國艾克斯馬賽大學菲涅耳研究所的 Loïc Le Goff 和 Frédéric Galland 開發了一種新型智能顯微鏡,可使用學習策略以最有效的方式自動計算將光發送到何處以對樣品中感興趣的結構進行成像。
 
  左:繪制彎曲的生物組織。六邊形代表細胞表中組織的細胞的熒光輪廓。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胞輪廓上。圖片來源:Faris Abouakil 等人。
 
  該項目的出發點是觀察到大多數生物組織都具有良好表征的結構。特別是,大多數胚胎組織成表面——細胞片——在空間中彎曲。
 
  一般的顯微鏡不適應這種架構的操作: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量方面都非常低效。菲涅爾研究所開發的顯微鏡自動調整其掃描模式以適應彎曲的生物表面的形態,無需事先了解表面。在測試樣品上,與傳統共聚焦顯微鏡相比,我們的智能掃描顯微鏡減少了多達 100 倍的輻射。
 
  這項突破性技術是菲涅爾研究所的數據科學家、物理學家和生物學家密切合作的結果。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行長時間成像。有趣的是,該技術可以非常簡單地應用于生物學研究所成像設施中的許多商用顯微鏡。
 

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