激光超高检测

仪器信息网讯 2021年4月10日，“北京市2021年度激光共焦及超高分辨显微学学术研讨会”在北京召开。会议由北京市电镜学会主办，北京理化分析测试技术学会协办，会议旨在推动北京市及周边省市激光共焦超高分辨显微学的进步和发展，提高广大相关工作者的学术及技术水平，促进上述学科在生命科学等领域中的应用。150余名光学高分辨显微学领域国内专家学者、青年科技工作者，及相关仪器厂商代表慕名参会。会议现场“铁打的”进口品牌，悄然崛起的国产技术本次参会，从专家报告分享到会见交流，都给笔者留下一个印象——国产仪器技术正在逐渐崛起。以下笔者整理了仪器信息网参加的近六届“北京市年度激光共焦及超高分辨显微学学术研讨会”（2020年度因新冠疫情停办一次）仪器技术相关报告情况，从仪器技术分享报告数量来看（含仪器技术研究与商业化技术），近六年来，进口品牌变化不大，而国产技术已在悄然崛起。谈应用：市场需求大 超分辨荧光成像解决的科学问题还比较有限中国科学院动物研究所财务资产部资产管理办公室主任王荣荣分享了动物所在激光共聚焦超高分辨显微镜等技术支撑下的科研创新情况。其影像学平台主要提供光学成像类分析测试服务，先进的设备可满足XY分辨率从50nm-500nm的成像需求，专业团队可提供从分析测试到后期图像处理、定量计算的整套解决方案。据介绍，影像学平台配置有结构光照明、激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜等成像要求设备17套，目前处于饱和运行，接下来还有很大采购需求。在这些设备支持下，平台支持的许多科研成果发表在《Cell Research》、《PNAS》、《Cell Stem Cell》等国际高水平期刊上。中国科学院生物物理研究所王晋辉研究员分享了光学成像技术在示踪大脑记忆细胞方面的应用，以小鼠大脑成像进行研究，对小鼠的胡须、嗅觉，及尾巴进行温度刺激，研究表明，多个相关信号是联合捕获的，大脑会集成和存储这些相关信号，且信号间可相互检索，联想记忆是认知和感情的基础。且联想记忆相关的脑细胞可以对多个相关信号的存储进行编码，可以接受多种来源突触神经的支配。中国农业大学傅静雁教授分享了团队利用超分辨显微技术解析中心体骨架蛋白装配的研究进展。如何重建中心体以满足细胞的需求？基于组装中心体蛋白质动态3D形态的目标，其团队利用系列超高分辨显微技术研究了中心中心体蛋白质的3D结构及形成过程。分别利用3D-SIM技术（120nm分辨）研究得出中心体的分层模型，及中心体蛋白动态装配顺序；进一步利用STED技术（50nm分辨率）研究得出中心体核心蛋白空间分布；接着，利用Expansion microscopy+3D-SIM技术（30nm分辨率）最终研究得出中心体九轴对称的分子基础结构。谈仪器技术之“铁打的”进口品牌：新技术百花齐放徕卡显微系统邢斯蕾介绍了徕卡去年推出的STELLARIS共聚焦平台。与以往平台相比，STELLARIS性能显著增强。蓝-绿波段的灵敏度增强（PDE 55%）提升了最常用光谱的检测限值和动态范围。集成式TauSense是基于荧光寿命而无需增加额外专用硬件的创新成像模式。能够让研究者区分特异性的荧光信号和多余的自发性荧光，从而改善最终图像的质量并通过光谱分离技术将原先无法分离的荧光分离出来。Andor（牛津仪器）王坤主要介绍了其多模式共聚焦显微成像系统Dragonfly，其核心功能是多点高速，高灵敏度共聚焦成像，其采集速度比普通点扫描共聚焦技术快至20倍。另外采用高分辨，高灵敏的探测器，有效减少活细胞成像的光毒性及光漂白，同时也适合于固定样品的高分辨快速三维成像。据介绍，该产品推出以来已经实现全球装机200台，中国装机50台。卡尔蔡司吕冰洁介绍了其去年推出的全新Lattice Light Sheet晶格层光显微镜——Lattice Lightsheet 7，该产品基于Ernst H.K. Stelzer教授在德国海德堡欧洲分子生物学实验室，以及诺贝尔奖获得者Eric Betzig教授在美国霍华德休斯医学研究所Janelia研究园区对于光片技术开创性的研究成果。该产品具有非常低的光毒性，从而能长时间以亚细胞分辨率观察细胞及微小生物体的3D动态过程。配置以环境温控系统以及稳定的光学设计，该产品能帮助研究人员连续观察活体样本数小时，甚至数天。奥林巴斯王咏婕主要介绍了其NoviSight 3D分析软件带来的共聚焦显微凸显分析新方法。该软件特别适合对多孔板多细胞球等标本在复杂的3D范围内进行数据分析。具有精准快速的3D检测、简单便捷的分类分析、数据图片实时联动、与多种共聚焦兼容等特点。上海仁科生物黎瑜辉介绍了美国3i光片显微镜系统产品，包括Lattice LightSheet（超分辨光片系统，实现活细胞内超分辨4D成像）、Marianas LightSheet（多功能光片显微镜，专为活细胞定制）、VIVO LightSheet（活体多光子成像系统）、Cleared Tissue LightSheet（CLTS光片显微镜，专为透明化组织成像定制）等。尼康仪器薛志红分享了其2020年推出的新品显微镜自动培养和成像系统BioPipeline-Live，可解决研究人员在细胞培养与细胞成像环节中的潜在难题。产品具有高内涵平台、摆脱箱式系统的束缚、强大软件系统等特性，采取了灵活的高内涵倒置显微镜平台,可适用于高内涵采集和分析的镜、探测器、影像采集设备和应用程序。软件系统NIS-Elements为用户提供了一个处理和分析工具箱，同时也搭载了全新三大AI模块。谈仪器技术之悄然崛起的国产技术：产业化品牌逐现中国科学院生物物理研究所黄韶辉研究员分享了其团队关于荧光相关光谱（FCS）单分子技术的仪器研发机产业化工作。相关成果在广东中科奥辉科技有限公司实现转化，研制出首创的桌面式荧光相关光谱单分子分析仪CorTectorTM SX100，被纳入中科院首批（2019）推荐国产仪器目录，并认定为广东省高新技术产品，首批客户包括美国国立卫生研究院（NIH）、加州大学旧金山分校等。锘海生物翟星帏主要介绍了其于2019年推出的锘海LS 18平铺光片显微镜，LS 18是一款为透明化大组织样品设计的高分辨率3D成像仪器，采用自主研发的动态虚拟光片平铺技术，克服传统光片显微镜3D空间分辨率、Z轴层析能力和成像视野之间的矛盾，摒弃了原有选择性平面照明显微镜中的单光片照明的方式，利用多个薄的光片分段照明，在不损失成像视野的情况下，获得高分辨率的3D图像，具有高速高分辨率成像、成像模式灵活可调，多色同时成像等优势。据悉，该产品已完成10台销售。北京大学陈良怡教授发明了一系列高时空分辨率生物医学成像方法，还将原创技术转化为国内急需的高端显微镜产品，解决国内高端显微镜“卡脖子”现状。发明的主要技术包括：高分辨微型化双光子显微镜、高三维成像速度的贝塞尔三光子荧光显微镜、大视场下高分辨双光子三轴扫描光片显微镜、海森结构光成像结构超分辨荧光显微镜等。在广州超视计生物科技有限公司产业化的自主创新超灵敏结构光超分辨显微镜HiS-SIM PRO，性能参数皆由于国外厂商同类高端超分辨显微镜，且商品化产品已经达到已经发表高水平文章中的效果。北京世纪桑尼赖博分享了公司于2018年启动研发，2019年实现上市的CSIM 100/110共聚焦成像系统，基于独特光路结构（激光和荧光相向穿过同一个针孔等）和自主开放的信号放大电路（更高信号转换效率等），该系统具有相应时间快、重复精度高等优点。目前该系统DAMO及装机用户包括兰州大学、遗传发育所、军科院、北京大学等高校院所，并表示性能不弱于进口品牌。最后，赖博分享了超分辨技术摄像的探讨及接下来的研发工作，基于其发现的无限远校正光学系统原理，提出增加扫描透镜和真空透镜距离，可提高系统轴向分辨率，突破物镜分辨率极限的计划畅想。

仪器信息网讯 2015年3月17日，北京理化分析测试技术学会和北京市电镜学会主办的&ldquo 北京市2015年度激光共焦超高分辨显微学学术研讨会&rdquo 在北科大厦举行。该会议旨在推动北京市及周边省市激光共焦超高分辨显微学的进步和发展，提高广大相关工作者的学术及技术水平，促进上述学科在生命科学等领域中的应用。会议得到了相关学者的热烈响应，约160余人参加了此次会议。 会议现场 　　北京市电镜学会理事长郑维能、秘书长张德添，北大医学部何其华、北大医学部第一医院王素霞主持会议。 　　超高分辨显微技术进展 　　自荷兰博物学家、显微镜创制者列文虎克在17世纪第一次将光线通过透镜聚焦制成光学显微镜并用它观察微生物以来，显微镜就一直是生物学家从事研究工作、探寻生命奥秘必不可少的利器。正是因为有了列文虎克的这项伟大发明及其后继者对显微镜技术的不断改进和发展，人们才能够对细胞内部错综复杂的亚细胞器等结构的形态有了初步的了解。 　　然而为了更好地理解生命过程和疾病发生机理，生物学研究需要观察细胞内器官等细微结构的精确定位和分布，阐明蛋白等生物大分子如何组成细胞的基本结构，重要的活性因子如何调节细胞的主要生命活动等，而这些体系尺度都在纳米量级，远远超出了常规的光学显微镜的分辨极限(约为200nm)。 　　为了解决生命科学研究面临的一系列难题，超高分辨率显微技术应时而生，并且一经问世就得到了广泛的响应。2008年Nature Methods将这一技术列为年度之最。2014年，美国科学家Eric Betzig，德国科学家Stefan W. Hell，美国科学家William E. Moerner，因他们在超分辨率荧光显微技术领域取得的成绩，获得了该年度的诺贝尔化学奖。 报告人：北京大学 席鹏 　　目前，超高分辨显微技术虽然能获取很高的空间分辨率，却总是以牺牲时间分辨率为代价。同时，这些方法技术复杂、系统成本较高，这给推广应用带来一定困难。如果人们希望显微镜能在生物研究领域发挥重要作用，就必须对其加以改进和提高。 　　北京大学席鹏课题组一直致力于超分辨显微成像技术研究。在报告中，席鹏介绍了超分辨显微技术的发展与应用，并详细介绍了课题组研究的两类超分辨技术：多色联合标记超分辨技术和多模态三维超分辨技术。其中多色联合标记超分辨研究成果发表于Nature出版的Scientific Reports期刊，多模态三维超分辨技术相关研究成果发表于Springer和清华大学出版社联合出版的Nano Research期刊上。 报告人：蔡司 库玉龙 　　库玉龙介绍了蔡司在2014年最新推出的Airyscan技术。Airyscan技术可以应用于蔡司LSM 800和LSM880激光共聚焦显微镜，是第一款可用于正置显微镜观察的超高分辨率产品。据介绍，传统的共聚焦显微镜通过针孔来阻止非焦平面的发射光。Airyscan检测器不在针孔处限制光通量，而是直接用一个32通道的六边形平面探测器收集所有发射光，其中每个探测器元件都是有效的单个针孔。这一技术的使用，使LSM880的总体分辨率增加了1.7倍，即140 nm的横向分辨率和 400nm的轴向分辨率。 报告人：徕卡 吴立君 　　吴立君介绍说，2014年诺贝尔化学奖获得者Stefan W. Hell与徕卡显微系统的工程师和科学家有长期良好的合作关系，从他还是博士生时，他就与徕卡共同研发超高分辨显微镜，至今双方合作超过15年。早在2004年双方合作推出了商业化4Pi超高分辨显微镜 2007年, Stefan W. Hell将STED(受激发射损耗)专利技术授权徕卡研发。 　　此外，吴立君介绍了徕卡推出的Leica TCS SP8 STED 3X受激发射损耗显微镜，以及即将推向市场的光谱更宽、分辨率更高、样品保护更强的受激发射损耗显微镜新产品。 报告人：尼康 赵媛 　　赵媛介绍了尼康的N-SIM和N-STORM超分辨显微镜。据介绍，N-SIM结构照明显微技术专门为活细胞超高分辨率成像而设计，使用了全内反射结构照明(TIRF-SIM)来提高样品表面的空间分辨率，并且时间分辨率可以达到0.6秒/帧。其中结构照明显微技术(SIM)由旧金山加州大学授权。 　　N-STORM则将哈佛大学授权的&ldquo 随机光学重构显微术(STORM)&rdquo 与尼康的Eclipse Ti研究级倒置显微镜结合在了一起，能够显著提高分辨率，可达到传统光学显微镜分辨率的十倍或者更多，可采集纳米级的二维或三维多光谱图像。 报告人：奥林巴斯 方琳 　　方琳介绍了奥林巴斯近年来推出的多光子扫描显微镜和超高分辨技术。2013年9月，奥林巴斯推出了FVMPE-RS多光子扫描显微镜，具有高速高灵敏度双光子成像技术、空间精确红外光刺激和可见光光刺激及更深的成像深度，更长波长光校准及透过率系统。能够有效收集动态影像，如被标记的细胞在血液中&ldquo 缓缓&rdquo 流动，斑马鱼的心脏&ldquo 慢慢&rdquo 起伏等。 　　2014年10月，奥林巴斯推出了独创的超高分辨技术FV-OSR，结合了众多精良的光学部件和超高灵敏度探测器，成功将传统共聚焦显微镜的分辨率提高了两倍，理想条件下XY水平分辨率可达120~150 nm。实现了简化操作和广泛兼容等新特性，将共聚焦技术与特制的超分辨光学附件相结合，可以在FV1000或FV1200共聚焦系统上升级。 报告人：珀金埃尔默 卢毅 　　高内涵筛选(HCS)系统可以对细胞形态或生化特性所发生的改变进行高通量分析。现在，高内涵筛选系统已经成为基础科学和药物研发领域中的一个重要工具。 　　卢毅介绍说，PerkinElmer在2014年推出了Opera Phenix&trade 共聚焦HCS系统。这款设备的设计旨在令速度最大化，同时不牺牲系统的灵敏度。对于HCS系统来说，在获取数据的同时进行数据分析会限制检测的灵敏度，不过这样能够节省筛选的时间。有时光谱重叠会导致不同的荧光素发生相互干扰，从而限制整个系统的灵敏度。而Phenix依赖于PerkinElmer的专利技术Synchony&trade Optics，该技术可以控制荧光素的激发，从而减少荧光信号之间的干扰，提高了系统的灵敏度。 　　超高分辨显微技术应用 　　很长时间以来，人们都认为光学显微镜技术无法突破&ldquo 阿贝分辨率&rdquo ，即永远不可能获得比所用光的波长一般更高的分辨率。然而近十多年来，科学家们在此领域获得了精彩的成果，突破了光的衍射极限分辨率。其中尤其是STED（受激发射损耗）显微技术和分子定位显微技术，让科学家能在纳米水平观察到活细胞内个别分子的作用路径，可以看到分子是如何在大脑神经细胞形成突触的 也可以跟踪哪些与帕金森症、阿茨海默症等疾病有关的蛋白质分子聚集，在真正意义上扩大了科学家们的视野。而这些都将有助于人们进一步了解这些疾病的形成机理，帮助我们去克服治愈它们。 报告人：清华大学 谢红 　　清华大学谢红在报告中介绍了双光子活体成像技术在学习记忆和阿尔兹海默病研究中的应用。双光子显微镜现在已经成为活体脑功能研究中重要的研究工具，双光子成像具有较深的穿透力、更为集中的空间聚焦、较小的组织损伤性等特征。因此，一方面利用双光子显微镜能够在细胞甚至是亚细胞水平上对活体中的神经细胞结构形态、离子浓度、细胞运动、分子相互作用等生理现象和过程进行直接的成像监测，另外还能进行光裂解、光激活、光转染和光损伤等光学操纵。 报告人：中科院生物物理所 李岩 　　中科院生物物理所李岩目前的研究主要为：以果蝇为动物模型，探索高级脑功能的细胞分子机制，涉及的研究领域和方法包括神经发育生物学、分子遗传学、学习认知行为的神经环路等方面。并以已有的行为范式，如进食，睡眠和学习记忆为基础，深入研究单基因对细胞形态、神经网络发育、及高级脑功能的作用，并探讨环境因素，如地磁场等对生物高级脑功能的影响及其机制。在她的研究中，激光共聚焦超分辨显微学技术发挥了重要作用。 报告人：阜外医院 聂宇 　　阜外医院聂宇则介绍了激光共聚焦超分辨显微技术在&ldquo 激活心外膜&mdash &mdash 哺乳动物心肌再生调控的新途径&rdquo 中的应用。据介绍，由于心肌梗死发生后，梗死区被纤维组织替代，心脏泵功能受损，最终导致心衰和死亡 其原因在于心肌无法实现对损伤的自我修复，心肌细胞发生凋亡或坏死后，如果有充足的心肌细胞来源，对其进行替代和补充，将可能实现心功能的重新恢复。故而，心肌再生是目前心血管科学领域的研究热点。 撰稿：秦丽娟

关 于 举 办 &ldquo 北京市2015年度激光共焦超高分辨显微学学术研讨会&rdquo 的 通 知 　　为推动北京市及周边省市激光共焦超高分辨显微学的进步和发展，提高广大相关工作者的学术及技术水平，促进上述学科在生命科学等领域中的应用，北京理化分析测试技术学会和北京市电镜学会共同决定在2015年3月17日下午13：00-18：00(星期二)，在北京市北科大厦举办一次&ldquo 北京市2015年度激光共焦超高分辨显微学学术研讨会&rdquo 。会期半天。届时将邀请国内专家学者和青年科技工作者作相关学科的发展前沿学术报告。同时还邀请相关的主要厂商和公司到会宣讲及展示其最新产品、仪器及其最新功能。(学术报告时间安排表附后) 　　具体事项通知如下： 　　1、会议日期及报到时间： 　　报到时间：2015年3月17日(星期二)。下午1：00&mdash 1：30 　　会议日期：2014年3月17日(星期二)。下午1：30至下午6：00。 　　2、会议地点：北京市海淀区西三环北路27号，北科大厦(路西，中国剧院对面)三楼报告厅。 　　3、乘车路线：可乘300、704、708、730、811、830、817、849、968、特5、运通103、运通201、运通206等，在万寿寺站下车便到。中国剧院对面就是北科大厦(路西)。 　　4、会议将根据实际报名情况准备好资料，并提供饮料、饮品等。 　　5、特邀请您及您的同事、学生参加。并将回执务必于2015年3月13日前，用EMAIL告知：yujing8855@126.com。 　　6、会议负责人的具体联系地址、联系电话、邮箱如下： 　　(1)北京理化分析测试技术学会：于靖琦： 　　EMAIL：yujing8855@126.com, 联系电话：010-68731259，13521470325， 　　(2)北京市首都师范大学，郑维能， 　　EMAIL：Cnu_zhengweineng@163.com，联系电话：13671116332。 　　(3)北大医学部，何其华， 　　EMAIL：hqh@bjmu.edu.cn，联系电话：13501058133。 　　(4)军事医学科学院，张德添 ， 　　EMAIL：Zhangdetian2008@126.com，联系电话：13366267269。 　　此致 　　敬礼! 　　北京理化分析测试技术学会 　　北京市电镜学会 　　2015年2月27日 　　回执用EMAIL发回yujing8855@126.com告知。 姓名 工作单位 个人邮箱 联系电话和手机号码 &ldquo 北京市2015年度激光共焦超高分辨显微学学术研讨会&rdquo 学术报告时间安排表(2015年3月17日下午13：00-18：00，星期二，北京北科大厦) 时 间 主持人 报 告 人 报 告 内 容 或 题 目 13：10&mdash 13：30 于靖琦 会议报到。资料发放等。 13：30&mdash 13：55 郑维能 北大工学院：席 鹏。 超高时空分辨率光学显微镜技术及应用。 13：55&mdash 14：20 何其华 蔡司：库玉龙。 ZEISS new generation of Confocal, with the advanced Airyscan technology。 14：20&mdash 14：45 张德添 清华大学：谢红。 双光子活体成像技术在学习记忆和阿尔兹海默病研究中的应用。 14：45&mdash 15：10 孙 飞 徕卡：王怡净。 徕卡激光共焦超高分辨显微学最新进展。 15：10&mdash 15：35 王素霞 北航：李晓光。 应用组织工程修复脊髓损伤的基础及临床试验研究。 15：35--15：45 会议之间休息。 15：45&mdash 16：10 张德添 尼康：赵 媛。 尼康超分辨显微镜的最新进展。 16：10&mdash 16：35 孙 飞 生物物理所：李岩。 Functional Imaging of a Single GABAergic Neuron during Learning in Drosophila Central Brain。 16：35&mdash 17：00 郑维能 奥林巴斯：方 琳。 奥林巴斯透明化定制技术及超分辨率共聚焦显微镜。 17：00&mdash 17：25 何其华阜外医院：聂 宇。 激活心外膜&mdash &mdash 哺乳动物心肌再生调控的新途径。 17：25--17：50 王素霞 PE：卢 毅。 激光共聚焦高内涵系统在高通量生物学上的应用。 17：50&mdash 18：00 郑维能 何其华、张德添。 解答问题、自由交流、宣布会议圆满结束。 　　注：上述所有报告时间均为20分钟以内，提问答疑时间均为5分钟以内。 　　北京理化分析测试技术学会 　　北京市电镜学会 　　2015年2月27日