超高分辨活细胞成像系统技术_图文

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1、GE超高分辨活细胞成像系统利用活细胞成像工作站进行细胞和基因的功能研究，是生物医学研究的最新趋势。固定细胞观察仅能提供固定瞬间细胞的静态信息，无法反映细胞在正常生理生化条件下的状态。活细胞观察，对处于正常生理状况下的细胞进行全程扌「I描和记录，获得其连续、全血、动态过程由于其显示的正常细胞动态的活动过程，很容易发现和确定细胞间相互作用和信号传导的过程，以及在活细胞水平上的牛物分子间的相互作用，不仅可以解决氏期以來悬而未解的问题，更为未來的研究提出新的问题，指出新的方向。一、活细胞成像系统原理冃前主流的活细胞成像系统从原理上可以分

2、为两大类：＞基于宽场反卷积技术＞基于共聚焦技术两种技术作为口前最流行的活细胞成像技术，均可以实现在维持细胞存活的情况下，快速获取单一焦平面的信号，在具体性能上则各有損长。宽场反卷积技术对光线进行反卷积运算是光学成像领域的成熟技术，最早由美国国家航空航天局开发并成为观察微弱天体信号的标准技术。去卷积和共聚焦技术是光学显微镜领域获得单一焦平而光线的两大主流技术(J.M.Murray,livecellimaging,2010)«通过将非焦平面的光线还原至焦平面上，人人提髙了样品信号的强度以及图像的信噪比。由于去卷积技术设计到人量的后期

3、运算，因此在高性能计算机发明以前，一直受制于运算能力，没有得到大规模的推广。随着近年來计算机性能的大幅捉升和价格的下降，去卷积技术逐渐成为光学显微镜的主流技术。一•个点光源经过显微镜的光路，山于镜片対光线的衍射和散射，最终呈现在观察者面前的是一个模糊的点,所以点光源变成模糊的点的过程即为卷积。反卷积就是把模糊的点还原成点光源的过程。以API公司的DeltaVision系统为例，莫反卷积过程经历以下儿步：1)首先通过无数的计算和实验，得到点光源经过显微镜物镜后变模糊的规律，建立模型。2)选择完美的物镜，保证样品信号经过物镜后变模糊

4、的规律符合步骤一中得到的模世。3)将通过显微镜光路的所有的光信号进行收集，因为点光源经过显微镜光路后会变成一个空间中的倒圆锥形，所以在收集信号的时候需要很准确的记录信号的Z轴信息。4)对收集到的所有光信号按照步骤一中的模熨进行还原，最终将模糊的点还原成清晰的点，客观反映它在空间的位置和强度。口前去卷积技术越来越广泛地应用于生物学图像的研究中。共聚焦技术共聚焦显微镜它采用点光源(pointlightsource)照射标木，在焦平而上形成了一个轮廓分明的小的光点(lightspot)，该点被照射后发出的荧光被物镜收集，并沿原照射光路

5、回送到探测器。探测器前方有一个针孔(pinhole)，儿何尺寸可调。这样，來自焦平而的光,可以会聚在探测针孔范围Z内，而其它來自焦平而上方或下方的散射光，都被挡在探测针孔Z外而不能成象。光束扫描器乂分为单光束、多光束或狭缝扫描器儿种。其中单光束扫描获得的图像质量最好，狭缝扫描器虽然产牛图像的速率很高(可达实时水平)，但莫图像信噪比低于单光束扫描，这是因为从狭缝长轴来的漫射光不能被有效遮挡。多光束打描如碟片式共聚焦是山电动马达驱动Nipkow盘旋转血实现的,其荧光量较低，速率一般较高。1.LasorScanningConfocal

6、LaserugntSpec»

7、：1）高灵敏：得益于精密和高效的光路，以及领先的还原型反卷积技术，DeltaVision将宽场显微镜的灵敏度和分辨率提髙到新的水平，标准配置下最低可以探测到13个GFP分子，成为目前为止最灵敏的光学显微系统之一。DCHIV病毒通过DC细胞和T细胞的接触侵染T细胞，绿色颗粒为HIV病毒■宽场反卷积技术与共聚焦技术比较表成像技术宽场去卷枳单点扫描共聚焦多点扫描共聚焦灵敏度（相对）100520速度25-30帧/秒（512X512像素）5帧/秒（512X512像素）25-30帧/秒（512X512像素）激发光强度弱强较强光淬火弱强较强信

8、噪比InJ低低样品厚度小于30微米小于70微米小于70微米二、API高分辨活细胞成像系统的主要特点DeltaVision活细胞成像系统有以下优势：1）高灵敏：得益于精密和高效的光路，以及领先的还原型反卷积技术，DeltaVision将宽场显微镜的灵敏度和分辨率提