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激光層照熒光顯微技術

   2025-07-23 生物360448
     我們在進行熒光顯微成像的時候,總要在信號強度和光漂白之間做出艱難的取舍,而高強度光照對活細胞和組織的影響也不容忽視。

  激光層照熒光顯微技術(Light-sheet fluorescence microscopy)能以很高的3D分辨率,長時間對生物學樣本進行溫和成像。這一技術結合高速相機,足以捕捉細胞或亞細胞水平發生的動態。日前,《Nature Methods》雜志將這個低光毒性的快速三維成像技術評為了2014年的年度技術。

  激光層照熒光顯微技術的基本原理很簡單,它不像寬場或共聚焦顯微鏡那樣照射或掃描整個樣本,而是用薄層光從側邊照射樣本,然后從樣本的上部或下部檢測熒光,激發光路與檢測光路垂直。激光層照熒光顯微鏡激發一個層面上的熒光基團,一次成像一個面,這種技術不僅大大降低了光毒性,還提高了長時間成像活樣本的能力。

  Light-sheet技術始于一百年前,原本是用來成像膠體的。后來,Ernst Stelzer等人用這一技術成像了熒光標記的活斑馬魚胚胎,Light-sheet技術由此重新煥發了活力。Stelzer在本期Nature Methods雜志上撰文,介紹了這一技術的起源、原理和應用潛力。

  激光層照熒光顯微技術的崛起,離不開熒光蛋白和轉基因標記的發展。實際上,只有物理學、生物學等多個領域進行跨學科合作,人們才能充分挖掘出這一技術的潛力。隨著商業化儀器的不斷推出和升級,相信激光層照技術將為我們揭示以往難以想象的生物學細節。

  目前的激光層照熒光顯微鏡可以實現多角度成像(multiview),并與超高分辨率成像、雙光子激發和結構照明結合起來。這一技術能夠快速對活細胞進行3D成像,在透明的固定樣本中獲得驚人的靜態圖像。舉例來說,人們已經用激光層照熒光顯微鏡成像了活體心臟和運作中的大腦,跟蹤了胚胎發育時的細胞遷移。

  激光層照熒光顯微技術在神經生物學中的應用特別令人期待。因為這一技術能夠同時成像大腦中的大量細胞,有望為我們揭示這一神秘器官的整體屬性。Misha Ahrens等人在本期的Nature Methods雜志上發表文章探討了這個問題。

  激光層照成像是一項充滿挑戰性的工作,激光層照實驗會生成海量的數據,我們需要找到更好的方法處理和分析這些數據。此外,激光層照成像的樣本制備也和成熟的樣本制備方案完全不同。

  值得注意的是,最佳效果的激光層照成像仍然需要較小的透明樣本。對于不那么透明的大樣本而言,我們還需要想辦法解決散射和相差問題。另外,我們在進行激光層照成像時,依然需要監控潛在的光毒性,雖然激光層照技術的光毒性比較小,但并不等于完全沒有光毒性。

 
標簽: 顯微技術
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