Fiolka 實驗室性能適用于ASLM光片顯微技術(shù)

美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心 Reto Fiolka 教授實驗室旨在開發(fā)變革性的新型跨尺度（從亞細(xì)胞到整個器官）成像技術(shù)。實驗室博士后 Stephan Daetwyler 博士負(fù)責(zé)構(gòu)建和整合先進(jìn)的光片顯微成像系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于對活體樣品中的動態(tài)過程進(jìn)行成像。

Daetwyler 博士告訴我們，F(xiàn)iolka 實驗室一直是軸向掃描光片顯微鏡（Axially Swept Light-sheet Microscopy，ASLM）技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，ASLM 是亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)高分辨 3D 成像和研究在體信號傳導(dǎo)的有力手段?！?我們用 ASLM 來研究斑馬魚胚胎發(fā)育中單個細(xì)胞的動態(tài)行為，而 ASLM 是揭示這些亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)在體內(nèi)的行為的合適手段?！?/p>

圖1 在 ASLM 中，聚焦的高斯光束在其傳播方向上掃過樣品。通過使用可編程掃描模式（Programmable Scan Mode，PSM）控制 sCMOS 相機(jī)的卷簾快門，相機(jī)芯片對信號的采集與掃描光束同步，成像芯片上只有對應(yīng)于薄光束腰部的像素行處于激活狀態(tài)，從而實現(xiàn)高軸向分辨率和光學(xué)切片。

ASLM 需要搭配一臺快速和靈活的科學(xué)相機(jī)，以實現(xiàn)相機(jī)數(shù)據(jù)與掃描光片的同步。因此，像 ASLM 這樣的光片技術(shù)需要相機(jī)能夠支持以高定時精度控制其讀出速度和方向。Daetwyler 博士說：“ 在 ASLM 中，我們需要讓這種窄聚焦光束掃過相機(jī)芯片，并將相機(jī)采集與光片的掃描進(jìn)行同步?！?此外，與傳統(tǒng)的光片采集相比，掃描光片照明樣品的時間更短，導(dǎo)致信號水平相對較低，這意味著需要具有高量子效率的高靈敏相機(jī)。

圖2 Prime BSI Express sCMOS相機(jī)采集的 1.5 dpf 時，用血管標(biāo)志物 Tg（kdrl：Hsa.HRAS-mCherry）標(biāo)記的斑馬魚中形成節(jié)間血管（ISV）的內(nèi)皮細(xì)胞圖像。

Prime BSI Express 背照式 sCMOS 相機(jī) 是 3D ASLM 這類成像的理想解決方案。其全幅（2048×2048）速度達(dá)到 95fps、讀出噪聲低至 1e-，同時支持 HDR、CMS 等成像模式，可以實現(xiàn)靈活而強(qiáng)大的成像功能。重要的是，Prime BSI Express 支持 可編程掃描模式，可以控制相機(jī)讀出方向和速度，非常適合 ASLM 這類光片顯微技術(shù)。Daetwyler 博士表示：“ 我們對 Prime BSI Express 的性能非常滿意，這是一款可靠的相機(jī)，與我們的成像技術(shù)完美搭配?！?/p>