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　　目前生物成像領(lǐng)域已經(jīng)可以采用各種顯微技術(shù)和共聚焦等技術(shù)了，這提高了圖像的精確度，但是要觀(guān)察到深層組織活動(dòng)并不容易，因此在一些活體成像，組織深部觀(guān)察等方面還需要更多的技術(shù)進(jìn)步。2012年活體顯微技術(shù)，熒光顯微技術(shù)，以及活細胞成像方面都涌現出了不少重要的技術(shù)成果。

　　活體動(dòng)物成像技術(shù)主要包括體內成像和體外成像兩個(gè)方面，其中體外熒光顯微技術(shù)一直以來(lái)都是現代生命科學(xué)研究的基礎之一：給熒光基團配上一個(gè)合適的配體，比如抗體或者量子點(diǎn)，然后將其與組織樣品或者細胞培養物一起溫育，最后加上光照，這樣標記的分子就能通過(guò)顯微鏡顯示出來(lái)。但是體外方法有一個(gè)“致命傷”——不能在天然環(huán)境下描繪生物過(guò)程，因此研究人員逐漸從體外觀(guān)測轉向對體內生物體過(guò)程的研究。

　　更高分辨率

　　但是隨著(zhù)科學(xué)的進(jìn)步，想要以足夠觀(guān)察到細胞行為和分子信號的分辨率，來(lái)分析活體生物依然是個(gè)難題，今年著(zhù)名的華裔女科學(xué)家莊小威領(lǐng)導其研究組介紹了一項超分辨率細胞成像最新進(jìn)展：超亮光敏熒光基團。

　　目前發(fā)展的超高分辨率熒光顯微鏡技術(shù)可以達到生物樣品成像10-100nm的分辨率，從而令研究人員觀(guān)察到亞細胞結構的具體細節。但是由于大部分蛋白分子只有幾納米，如果要直接解析細胞中這些分子的相互作用，還需要更高的分辨率。莊小威等人介紹了一種實(shí)驗方法，可以將熒光基團化學(xué)轉換成對熒光狀態(tài)光敏感的穩定暗態(tài)（dark state），從而再次提高超高分辨率熒光顯微鏡技術(shù)的分辨率。

　　不透明物體成像

　　另外在活細胞成像中還存在一大阻礙就是要對對不透明物體高分辨率成像，今年來(lái)自荷蘭和意大利的研究人員突破了這一技術(shù)限制，利用一種新技術(shù)完成了散射光的成像。

　　他們掃描了一種能照亮不透明散射的激光束的一角，從而利用激光穿過(guò)散射介質(zhì)時(shí)所產(chǎn)生的有斑點(diǎn)的強度圖案中的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)計算機記錄熒光量，并根據不同角度的數據進(jìn)行計算。

　　雖然熒光強度無(wú)法直接構成一張圖片，但是這樣能獲取這些加密情況下的信息。研究人員利用一種程序鑒別出這些加密信息是否足以構建圖像，并且由此找到了聚合足夠多信息的方法，這種方法是一種計算機程序，程序能在開(kāi)始時(shí)猜測丟失的信息，然后進(jìn)行測試，完善猜測。最終他們成功地獲得了一個(gè)50微米大小熒光物體的圖像——50微米正是一個(gè)典型細胞的大小。

　　CellASIC—還原體內自然的細胞生長(cháng)環(huán)境

　　除此之外一些技術(shù)產(chǎn)品也能幫助研究人員實(shí)現活細胞成像，比如Amnis（現屬于默克密理博公司）的CellASIC? ONIX，應該說(shuō)這種微流控細胞芯片技術(shù)觀(guān)察的并不是實(shí)際的活細胞狀態(tài)，而是一種模擬生物體內微環(huán)境的3D細胞培養情況，但是作為首款能實(shí)現細胞長(cháng)期培養過(guò)程中實(shí)時(shí)形態(tài)監測的產(chǎn)品，CellASIC可以觀(guān)察細胞一些功能，分析一些基本表型，這將活細胞成像研究提升了到一個(gè)新的水平。

　　這一系統主要由三個(gè)方面結構組成：微流控培養板，管路控制板，以及倒置顯微鏡（如下圖）。

　　之所以這一系統能實(shí)現活細胞成像，還原天然細胞狀態(tài)，在于其能檢測細胞對預設的液流體系，溫度以及氣體環(huán)境變化的反應，由于不同的細胞類(lèi)型對生長(cháng)環(huán)境的要求不同，因此在細胞培養過(guò)程中需要實(shí)時(shí)監控。

　　細胞新陳代謝過(guò)程中，營(yíng)養物質(zhì)，氧氣是通過(guò)血管運輸至器官和組織，并透過(guò)血管內皮細胞層擴散到細胞中去的，同時(shí)細胞代謝產(chǎn)生的廢物也由血管運出，CellASIC ONIX系統在體外模擬這一過(guò)程，利用灌流管道運送培養基中的營(yíng)養成分和氣體，通過(guò)管壁上的間隙擴散到細胞生長(cháng)區域中，完成物質(zhì)交換，并且由于這一系統精確的氣體和溫度環(huán)境控制，達到活細胞長(cháng)期的健康培養。

　　目前這一系統已經(jīng)用于多個(gè)方面，包括優(yōu)化細胞培養條件，觀(guān)察宿主與病原體之間的相互作用，神經(jīng)干細胞成像，細胞藥物反應監測等。比如觀(guān)察宿主與病原體之間的相互作用，CellASIC能為活細胞狀態(tài)下，宿主細胞與病原體相互作用提供一個(gè)長(cháng)期穩定的成像觀(guān)測平臺，相關(guān)研究人員曾在結腸癌細胞HT-29經(jīng)由工程菌株E.coli感染后，在M04S微流控板中進(jìn)行了100倍鏡持續活細胞狀態(tài)的觀(guān)測。

　　360度成像

　　美國B(niǎo)ioscan公司的BioFLECT是一種360度光學(xué)成像儀器，也是首款360度光學(xué)成像儀器，這種設備從真正意義上實(shí)現了斷層成像，全方位監測光子，而且能在動(dòng)物體內實(shí)現熒光三維定位，不會(huì )出現失真。

　　其原理在于匯集了來(lái)自360度的光子，并采用組織間光子傳遞模型的最新3D影像重建技術(shù)，從而能獲得目前最準確的光學(xué)定量結果之一。FLECT系統的雷射激發(fā)樣品中的熒光物質(zhì)，使得熒光物質(zhì)發(fā)射出不同波長(cháng)的光，再經(jīng)由檢測器接收此光子，然后機體旋轉改變位置，再一次重復這一過(guò)程，直到掃描完全方位及全長(cháng)。

　　來(lái)自哥倫比亞大學(xué)的Alex Klose教授曾參與這一儀器的軟件設計，他表示，“如果我采用目前市面上的光學(xué)成像系統，那么就會(huì )出現成像只能從動(dòng)物一側成像的問(wèn)題”，“而這一儀器則能整體掃描整個(gè)動(dòng)物，從而幫助我獲得光學(xué)成像重構的更多信息。”