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新型智能显微镜适应图像生物结构

借助显微镜观察活细胞构成了现代生物学的基础。光学显微镜的最新发展使斑马鱼、醋蝇或老鼠等模式生物的细胞和亚细胞成像成为可能。

新型智能显微镜适应图像生物结构。
左:绘制弯曲的生物组织。六边形代表细胞表中组织的细胞的荧光轮廓。组织可以被第二个上皮覆盖,该上皮可以被成像过程忽略。右图:从几次采集(绿点)中,显微镜自动估计组织表面(红色网格),然后可以将采集集中在该表面上,甚至由于传播采集算法而仅集中在荧光细胞轮廓上。图片来源:Faris Abouakil、Huicheng Meng、Marie-Anne Burcklen、Hervé Rigneault、Frédéric Galland 和 Loïc LeGoff。

与光照相关的毒性是现有技术的主要限制之一,影响了所分析的生物过程。到目前为止,除了降低亮度导致图像质量下降之外,还没有解决此问题的方法。

由法国艾克斯马赛大学菲涅耳研究所的 Loïc Le Goff 博士和 Frédéric Galland 博士领导的一组研究人员设计了一种新型智能显微镜,可自动校准将光引导到何处以对感兴趣的结构进行成像借助学习策略以最有效的方式进行采样。该研究结果已在该杂志报道的一篇新论文中报道 光:科学与应用.

这项研究的出发点是观察到大多数生物组织具有良好表征的结构。具体来说,大多数胚胎以表面——细胞片——在空间中弯曲的形式出现。

显微镜缺乏使其操作适应这种架构的能力:它们倾向于扫描聚焦在包含胚胎的整个 3D 空间中的激光,这不仅在速度方面而且在照射样品的光量方面效率都很低。

菲涅尔研究所创建的显微镜自动调整其扫描模式以适应弯曲的生物表面的形态,而无需事先了解表面。与传统的共聚焦显微镜相比,智能扫描显微镜对测试样品的照射减少了 100 倍。

这项新技术是通过菲涅耳研究所的生物学家、数据科学家和物理学家之间的密切合作实现的。该技术为对类器官和胚胎等高度脆弱物体的行为进行长时间成像提供了新途径。令人着迷的是,该技术可以很容易地应用于各种生物学研究所成像设施中的几种商用显微镜。

期刊参考:

阿布基尔,F., . (2021) 一种用于生物表面成像的自适应显微镜。 光:科学与应用. doi.org/10.1038/s41377-021-00649-9.

来源: http://english.ciomp.cas.cn/

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