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近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室研究员倪文俭带领的森林遥感团队，在利用超高分辨率光学遥感立体观测数据提取森林三维结构研究方面取得重要进展。现有研究认为，光学多角度立体观测数据在林区不具备穿透能力，故在缺乏林下地形数据时，无法独立进行森林垂直结构参数的直接测量，特别是在浓密山地林区。本研究发现：分辨率优于0.2 米的光学立体观测数据能够对单株树木的冠顶结构进行精细刻画；受树木异速生长方程启发，创建了“生长关系约束的林下地形逼近算法”(AGAR)，打破了传统的认知局限，实现了仅利用光学立体观测数据对森林垂直结构的直接测量。相关研究成果发表在Remote Sensing of Environment上。 　　森林作为重要的陆地生态系统碳库之一，准确估算其碳储量是遥感研究的主要方向，可服务于我国的“双碳”战略和地球系统碳循环过程研究。过去，国内外开展了基于遥感影像光谱或微波散射强度等“二维”特征的森林碳储量估算原理与方法研究，而“地形影响”“遥感信号饱和”仍是难以逾越的两大科学难题。因此，国际学界逐渐转向以卫星测距技术为基础的“三维”遥感，包括以激光测距为基础的激光雷达遥感、以微波测距为基础的合成孔径雷达干涉以及以视觉测距为基础的光学多角度立体观测。美国科学家致力于发展具备冠层穿透能力的星载激光雷达，包括早期搭载在航天飞机上的激光高度计SLA01和SLA02、2003年至2009年运行的ICESat/GLAS卫星、2018年发射的ICESat-2卫星以及2019年放置在国际空间站上的GEDI。欧洲科研人员则积极发展穿透能力较强的L波段Tandem-L和P波段BIOMASS合成孔径雷达干涉卫星，并计划2024年发射。相较于激光雷达和合成孔径雷达干涉，光学多角度立体遥感具有图像直观形象的显著优势但受穿透能力的限制，目前主要用于地表高程的测量，且需要依靠其他数据源提供的林下地形才能对森林垂直结构进行测量，应用价值和场景受限。 　　近年来，中国在光学多角度立体遥感方面快速发展，先后发射了资源三号、高分七号、天绘系列以及其他商业遥感卫星，同时影像空间分辨率逐步提高。能否利用不断提高的空间分辨率来突破其穿透能力弱的限制，进而最大程度地发挥超高分辨率光学多角度立体遥感数据的应用价值，既是国际前沿科学问题又是中国遥感科研人员亟需回答的问题。 　　森林遥感团队意识到超高分辨率光学多角度立体观测遥感数据的独特价值，自2014年对无人机立体观测数据在森林结构参数测量中的应用进行了持续研究，并于2018年开展了大兴安岭林区大范围无人机采样观测实验，揭示了观测角度与影像分辨率的耦合规律，证实了森林高度信息对叶面积指数估算的补充作用，研发了针对落叶林区森林高度提取的有叶季和无叶季影像协同解决方案，突破了光谱与三维几何特征协同的散发枯立木识别技术、单木识别与分割技术、以背景识别为基础的高精度森林覆盖度提取技术。在上述数据与技术积累的基础上，该团队创建了“生长关系约束的林下地形逼近算法”(AGAR)，实现了复杂地形条件下森林高度的直接提取。该成果证实了无需额外林下地形数据的支持，AGAR算法仅利用超高分辨率光学多角度立体观测数据即可实现森林高度提取。 　　尽管AGAR算法使用无人机获取的立体观测影像开展研究，且算法的具体技术细节需要进一步测试完善，但随着0.1米卫星光学遥感数据时代的到来，该方法将开启超高分辨光学立体遥感影像森林三维遥感新时代。图1.生长关系约束的林下地形逼近算法(AGAR)的核心思路图2.典型地形条件下森林高度提取的效果。(a)-(c)为光学多角度立体观测数据获取的数字表面模型(DSM)；(d)-(f)为光学多角度立体观测数据通过林窗插值提取的森林高度，由于浓密林区林窗较少，导致树高被严重低估或者地形特征去除不彻底；(g)-(i)为利用AGAR提取的森林高度。(a)区域覆盖山脊，(b)区域覆盖山谷；(c)区域覆盖从山脚到山顶的斜坡。

我国云南楚雄拥有优越的自然生态资源，经济发展急需清洁能源支持。近日，京仪绿能公司和裕昆新能源在北京签约，京仪绿能中标裕昆新能源的云南楚雄4MW光伏电站的EPC总包服务，助力楚雄彝族自治州绿色发展。项目将应用京仪绿能自主知识产权JYNB-250KHE高效250kW光伏逆变器。 　　据介绍，太阳能电池产生的直流电必须通过逆变器转化成交流电才能用于民用和生产，转化过程中不可避免要损失一部分能源。大功率光伏逆变器占系统成本10%—15%，逆变器的能源转化效率决定了光伏发电系统投资回报率。目前国外龙头企业SMA占据该领域44%的市场份额，国内多数光伏企业依赖进口，进一步增加了本已高昂的发电成本。 　　今天举行的签约仪式上，京仪绿能自主知识产权JYNB-500KHE大功率高效500kW逆变器首次亮相，公司副总经理黄晓红表示，今年6月，该逆变器通过国家“金太阳”认证，包括环境测试、EMC测试、性能测试等。经检测最高转换效率为98.8%，居我国光伏太阳能行业首位。逆变器采用模块化设计理念，具有功率密度比高，结构紧凑、方便更换维护的竞争优势；其效率高、效率曲线陡峭，在国内已经发布的产品中优势明显；在进行暗室辐射和辐射抗干扰度测试等EMC测试中均一次性顺利通过，并且参数远低于行业标准。

光学显微镜至今已有三百多年的历史，从观察细胞的初代显微镜发展到如今打破分辨率极限的超分辨显微镜。近年来，生命科学领域蓬勃发展，对显微成像技术不断产生新的需求，光学显微镜不断向更高分辨率、快速成像、3D成像等高端技术方向发展。 我国高端光学显微镜市场长期处于被国外产品垄断的局面，许多关键核心部件依赖进口。令人欣喜的是，近五年来，市场上涌现出多种国产高端光学显微镜，包括超分辨显微镜、双光子显微镜、共聚焦显微镜、光片显微镜等，逐渐打破当前市场格局。基于此，仪器信息网特别制作“破局：国产高端光学显微镜技术‘多点开花’” 专题，并向国产光学显微镜企业广泛征稿（投稿邮箱：lizk@instrument.com.cn），了解各企业主要高端光学显微镜产品技术特点和发展进程。本篇为宁波力显智能科技有限公司供稿，公司主要产品为INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜，其采用的STORM技术是目前国内鲜少有的超分辨技术类型。撰稿人：宁波力显智能科技有限公司副总经理张猛博士人类的历史，也是一部工具的历史。人类发展的历程就是关于如何对世界了解的更多，将人类生活变的更好更先进的历程。从旧石器时代，原始人拿起第一块石头当作工具开始，就开启了用工具进行未知世界探索和创造性改变的历程。从古至今，人类都是工具发明和使用的种族，新工具的问世也反哺人类的成长和进步，让人类一次次突破原有认知边界看到更多的未知，解决更多的问题，取得更多的成就。显微镜，正是一项帮助人类认识微观世界从而改变世界的革命性工具，也是人类探索微观世界不可缺少的工具。显微镜问世之前，人类仅可用感官来把握世界，所能认识到最小世界就是“目所能及”的常规世界，人的肉眼仅能分辨约0.1毫米尺度的物体，因而相关科学的发展缓慢。当罗伯特胡克使用显微镜观察到软木塞上的“小室”，并将其命名为细胞时，可能还没有意识到他这次实践将为人类开启微观世界的大门。人类对未知领域无限的好奇心是推动科学技术前进的动力之一，为了解析关乎生命基本结构，回答有关物质与生命等基本问题，为此人类不断开发出更为精密、分辨率更高的显微镜来探寻这些问题的答案。经过400多年的发展，近几年国际上出现了超高分辨率显微镜这一工具，一经面世就引起了众多科学家的关注和极大兴趣。那么什么是超高分辨率显微镜，为什么它能让科学家如此感兴趣呢？我们一起往下看。超高分辨率显微镜的诞生，是生命科学史上的一座里程碑简单的讲，超高分辨率显微技术是通过应用一系列物理原理、化学机制和算法“突破”了光学衍射极限，把光学显微镜的分辨率提高了几十倍，使得人类能在200nm以下以前所未有的视角观察生物微观世界的技术，具有超高分辨成像技术和实现超高分辨率成像能力的显微镜就是“超高分辨率显微镜”。那么什么是光学衍射极限呢？所谓光学衍射极限，是1873年德国科学家恩斯特阿贝提出的，由于光是一种电磁波，存在衍射，一个被观测的点经过光学系统成像后，不可能得到理想的点，而是一个衍射像，每个物点就像一个弥散的斑，如果这两个点靠得很近（小于可见光波长大约一半，约200nm），弥散斑就叠加在一起，看到的就只能是一团模糊的图像，也就无法清晰观测到衍射极限以下物体的微观空间结构。并且光学衍射极限此前长期被认为是限制光学显微镜技术通向更微观的“拦路虎”和“绊脚石”，甚至被科学界一度认为是无法突破或绕开的。直到2000年，几位世界知名科学家先后发明了几种不同技术路线的的超高分辨率显微技术。其中，Stefan Hell、Eric Betzig和W.E. Moerner三位科学家就是因其在超高分辨率显微成像技术领域的突出贡献，获得了2014年诺贝尔化学奖。至此，人类才得以突破光学衍射极限这一横亘在前、不可逾越的“大山”，实现了200nm以下超高分辨率显微成像，以光学的方法观测到纳米尺度世界的真实样貌。超高分辨率显微镜可用来研究分子定位与空间分布、分子相互作用、分子复合物的构成，并可实现分子的计数。除具有200nm以下卓越分辨率性能外，对生命样品结构也可进行精准成像定位，还具备对活体细胞进行微观观察的可能性，对于生物、生命科学、医药、医学等的领域都有着重要意义，因此吸引了全球科学家的持续研究和关注。通常来说，超高分辨率显微镜主要有两大类技术策略，一类是通过特定模式照明对分子受激荧光差异化调制实现超高分辨率成像。代表产品有受激发射光耗损显微镜(Stimulated Emission Depletion, STED)和结构光照明显微镜(Structured Illumination Microscopy, SIM)。另一类，是利用荧光分子的“开关”特性，使其随机闪烁，从而能够对单个分子分别记录，实现超高分辨率成像。随机光学重构显微镜（Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM）就是这类技术路线的代表。第一大类中，STED及其衍生都是利用“甜甜圈”状的空心光束来修饰位于中间激发光的点扩散函数（Point Spread Function, PSF），从而达到直接超分辨成像的目的。而SIM则是利用了结构光照明，以获得包含样本的结构信息的干涉图案“摩尔条纹”，加上后期的图像重构，达到超分辨成像的目的。第二大类中，STORM是利用了荧光染料分子“光控开关”（photo-switchable）性质，达到在一个衍射极限空间内（200~300 nm）随机“点亮”单个荧光分子并进行高精度定位的目的。既然叫超高分辨率显微镜，最为重要的就是对空间分辨率的提升。其实无论哪一类技术，理论上空间分辨率都是可以实现无穷小，但是受限于样本、荧光染料特性、标记密度、激发光效率等原因，实际拍摄中能实现的空间分辨率是几十纳米。从遍地洋货到国货崛起众所周知，高端显微镜市场被“洋货”所长期垄断，不仅在国外如此，在中国也是如此，国货“芳踪难觅”，这对于我们这样一个大国来说可算是“一言难尽”。当然，也有令人感到振奋的信息，那就是在超高分辨率显微镜这个细分领域，除了“洋货”最近也已见到了国货产品的身影。宁波力显智能科技有限公司（INVIEW）的超高分辨率显微镜产品INVIEW iSTORM就是一款国产超高分辨率显微产品。宁波力显智能科技有限公司是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业，依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术，拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队，将2014年诺贝尔化学奖得奖技术产业化，推出了INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品，以帮助人类以前所未有的视角观察微观世界，突破极限，见所未见。INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜产品采用dSTORM技术路线，具有20nm超高分辨率、2-3通道同时成像、界面友好、简单易用、系统稳定性好、环境适应性高等的特点。技术先进，20nm超高分辨率，3D成像采用STORM随机光学重构技术，加入柱面镜设计，在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm，具备3D成像功能。多通道同时成像光路设计，稳定性高采用专有的多通道同时成像的光路设计，提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路，可保证通道间的光学路径相对独立，使得样品发出的荧光最大效率地被探测器接收，最大限度降低通道间的串扰。并配合以最佳染料方案和最佳成像缓冲液配方，以多通道同时成像的方式，在几秒到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。物理样品锁定设计，锁定精度1nm采用纳米级实时动态锁定技术，以实时物理补偿方式纠正样品漂移，无需预热，即开即用，操作简便，免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环对样品位置的影响，在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像，因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性，友好易用。 “傻瓜式”操作，易学易用软件集成了多种成像算法，并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数，“所见即所需”，操作流程化，简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外，经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手，经过简单的技术讲解，2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。以上，INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品所具备的综合特点和优势，使得它能够帮助到更多科学家进行衍射极限尺度以下的生物分子组织与相互作用等的尖端科学研究。另外，值得一提的是，INVIEW iSTORM产品还以优异的光路、较低强度的照明、多通道同时成像所支持的较短成像时间等的综合性能，结合合适的荧光探针及根据探针特性调整的探测器拍照频率等，实现活细胞的超高分辨率成像，这将更大程度上帮助到科学家在生物学基本问题与机制上的科学研究。随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度，传统的科研手段已经不能完全胜任，没有高端科研仪器，要想做出重大原始创新科研成果很困难。力显智能科技将继续立足于超高分辨率显微镜技术研究及产品开发，不断推出新技术、新品，从而推动高端显微技术在中国的产业化和应用，努力为我国生命科学、医学、药学等领域的科学研究提供强大助力。INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品超高分辨率显微技术的未来可期作为一种新兴荧光显微成像技术，超高分辨率显微成像正受到科学家们的广泛关注，实验室中不断产生着振奋人心的数据。围绕着超高分辨率核心，主要研究方向为不断提高显微镜成像性能，使其分辨率更高，成像速度更快，成像深度更深，视野范围更大，及更低的光毒性光漂白。而我们也可以清晰的看到，由于不同的超高分辨率成像技术提升分辨率的技术路径差异，很难有“面面俱到”的技术可以满足差异化样品的全部成像需求，“精准成像”，也就是针对不同的样品特点，而选择最适合这类样品的显微成像技术，是进行生命科学等领域研究的最优解，这也促使生物，光学，算法，图像处理等领域的研究人员不断深入跨学科合作，共同探索生命的奥秘。即便有了更快、更高、更深、范围更大，更低光毒性光漂白的超高分辨率显微镜，扩展应用仍有诸多挑战。细胞内有成千上万的转录本，有数以万计的蛋白分子。超高分辨率显微镜能否用来实现组学水平的多分子检测？能够找到或开发出足够多样的荧光染料以匹配更多分子吗？或者能找到奇方妙法可以实现多重、多轮检测吗？ 能否开发出新型的荧光染料，使其具有更高的光子预算，更好的光稳定性、光激活、光开关以及转换速率等特性；研制更快更灵敏的光子探测器、输出功率更高的激光器；更稳定、高效、智能的光学系统；更加高效的算法以及不同超高技术路线的联合应用；开发组学水平的多重检测方法等等，正有许多的科学家、研究者们正在进行着有益的尝试。相信未来超高分辨率技术应可应用于实现细胞内的原位测序、原位转录组与蛋白质组分析，并最终获得全景的、多组学、全时空细胞全部分子组织及相互作用图像，真正实现分子生物学与细胞生物学的新融合，让人类有更全面、更精细的视角来理解生命的基本分子组织及其运行的基本机制！超高分辨率技术和产品应用前景巨大，未来可期，令人振奋！

项目编号：JLU-WT22196项目名称：吉林大学超高分辨率液质联用仪采购项目预算金额：500.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：475.0000000 万元（人民币）采购需求：货物名称：超高分辨率液质联用仪数量：1套主要技术参数：*1.1.9 最大分辨率：100,000 FWHM ( m/z≤200)；本项目允许进口产品进行投标。合同履行期限：收到信用证后120日内发货。本项目( 不接受 )联合体投标。公告 (1).docx

目前临床手术中常用的脑皮层电图（electrocorticography，ECoG)网格通常有16个到64个传感器。增加ECoG网格中传感器的数量能够提升记录大脑信号的分辨率，有助于提高外科医生切除尽可能多的病灶组织，同时最大限度减少对健康脑组织的损伤。　　近日，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校研究团队在《Science Translational Medicine》杂志上发表题为“Human brain mapping with multithousand-channel PtNRGrids resolves spatiotemporal dynamics”的文章，提出构建一种由1024或2048个嵌入式ECoG传感器组成的新型脑传感器，大幅提升记录脑电信号的分辨率。　　该研究团队能够将网格中传感器间距进一步减少且防止其互相干扰；同时团队创新地使用基于纳米铂金棒的传感器记录大脑神经信号。纳米铂金棒提供了比平面铂传感器更多的传感表面积，有助于提高传感器的敏感度。此外，基于纳米铂金棒的传感器网格比目前临床中ECoG网格更薄且更加灵活，实现了对大脑更紧密的连接。　　该研究提出构建一种新型大脑传感器，实现高分辨率的大脑信号采集，为深入了解人类大脑的功能提供了新机遇。　　论文链接：　　https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abj1441

p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 在本次服贸会的国别和省区市展区，北京、天津、河北设立了京津冀联合展区，展览面积300平方米，16家参展企业以各自的案例展示出一个共同的主题：京津冀协同发展。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/76b32d3f-1aa2-444e-aa43-8ee14cc1b6f5.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px display: block width: 600px height: 801px " width=" 600" height=" 801" border=" 0" vspace=" 0" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 比如，北京数字光芯科技有限公司的展台就带来了由京津冀三地多家单位共同完成的多款数字光场芯片产品。其中，完成于今年8月的4800万像素硅基液晶数字光场芯片，是目前世界分辨率最高的硅基液晶芯片。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/522bfdc5-c3be-4298-967f-9d9aa540ac95.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 2.png" alt=" 2.png" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 北京数字光芯科技有限公司首席执行官孙雷介绍，数字光场芯片是可通过计算机数字信号控制形成任意光场图形的芯片的统称，可以帮助人类通过信息技术实现任意所需的光场。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/a6761571-3c16-49f7-b3d1-f1edd219a357.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 3.jpeg" alt=" 3.jpeg" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 数字光场芯片广泛应用于工业和民用领域的各个方面，在电影、投影仪、激光电视、智能车灯、虚拟现实、印刷打印、光固化3D打印、PCB电路板曝光、芯片光刻等领域起着重要的作用。孙雷解释，“比如手机里面所有的芯片、所有的电路板都是靠光场来形成线条。包括屏幕的显示，指纹的识别，摄像头的应用，事实上都是图案化的晶体管和图案化的光场。手机的上千个零部件里，可能只有电池和机壳不需要光场。” /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/6df5694e-34e6-462c-b2fc-25e8357d17eb.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 4.jpeg" alt=" 4.jpeg" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 刚刚完成的4800万像素硅基液晶数字光场芯片，可对4800万个像素进行独立控制。将原硅基液晶芯片单芯片分辨率世界纪录由983万像素提高了4.8倍，达到4800万像素。同时也是我国首款工业数字光场芯片，在研发过程中各研发机构协同创新，实现了自主设计、自主流片、自主测试、自主封装、自主集成并掌握了100%的知识产权。 /span /p p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 数字光芯片技术升级的意义在哪儿呢？孙雷说，数字光芯片的进步或将带来新的“数字革命”，实现电子和芯片领域的完全数字化制造。“在民用显示领域，可以为大家提供更高分辨率的电影投影画面、虚拟现实效果。现在的虚拟现实技术在应用时，经常会出现模糊、卡顿、‘纱窗’现象、‘马赛克’现象等，而当我们有了更高的分辨率，这些问题都会得到改善。”而该芯片量产后，还将广泛应用于工业数字曝光领域，如光固化3D打印、PCB数字曝光、数字光刻等领域。 /span /p p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 孙雷谈到，我国每年进口数字光场芯片总额超过100亿人民币。目前我国数字光场芯片在民用市场和工业领域都主要来自进口，“工业数字光场芯片将成为我国智能制造行业核心技术攻关的核心战场之一。” /span /p

p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " 9月2日，布鲁克宣布推出NanoWizard& reg 4XP极致性能Bio-AFM系统。新系统集成了布鲁克独有的PeakForceTapping& reg ，可实现较强的力控制和AFM易用性，可在软样品上实现高分辨率纳米力学。基于JPK在AFM与先进光学技术相结合方面的先锋作用，NanoWizard 4 XP系统提供高水平的相关显微镜，并与相位，DIC，共焦或旋转盘显微镜，单分子方法（FRET，FCS，TIRF，FLIM， FRAP），超分辨率技术（STED，PALM / STORM，SIM），拉曼和多光子显微镜。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " “我们已经发现PeakForce Tapping是在各种生物样品上实现高分辨率AFM的最有力方法，”英国伦敦大学伦敦纳米技术中心生物物理学教授Bart Hoogenboom说。 “因此，我们很高兴看到它现在也在我们成功使用多年的NanoWizard系统上实现，以便在与倒置光学显微镜兼容的平台上实现类似的高成像性能。” /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " “自从一年前成为布鲁克的一部分以来，我们一直与我们的全球用户群密切合作，开发客户需要进行先进研究的尖端生物AFM和光学镊子技术，”布鲁克BioAFM总监Torsten Jaehnke补充道。 “通过新的NanoWizard 4 XP系统，我们再次为生命科学研究中的原子力显微镜设定了性能基准。” /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-bottom: 10px " /p p style=" text-align: center " img width=" 200" height=" 107" title=" Bruker_Corporation_Logo.jpg" style=" width: 200px height: 107px max-height: 100% max-width: 100% " alt=" Bruker_Corporation_Logo.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/dc44ee8f-d533-4921-9dbb-f07e801e664a.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-bottom: 10px " & nbsp /p

7月6日，北京市卫生监督所检查人员来到朝阳区朝阳公园检查露天游泳池水质通过手机扫描二维码可获得水质实时监测数据。　　随着夏季来临，气温不断攀升，北京市各大游泳场馆人气爆棚。然而，眼前的一池碧水是否真像看到的这么干净?近日，记者跟随市卫生监督所工作人员，对多家室外游泳馆水质进行检测，发现所检测的游泳场馆泳池水质均存在余氯偏低、尿素较高等问题。　　据市卫生监督所公共场所卫生监督科副科长刘颖介绍，按照国家标准，游泳场馆水质检测主要针对五项卫生指标(水温、余氯、PH值、浊度、ORP)。其中，余氯浓度过低对池水起不到消毒效果，池水里的细菌及致病微生物就可能会过多地繁殖，从而引起疾病传播 而过高则可能对人体的眼黏膜、皮肤黏膜及口腔黏膜等产生刺激作用，特别是对儿童、妇女和老年人等敏感人群会更明显。另外，泳池还普遍存在尿素较高的问题，同样对人体有害。　　经过记者的探访和了解，游泳馆水质不达标多为经营者为省钱偷工减料所致。　　□现场　　刚加消毒药剂余氯仍低于国标　　7月6日下午2时许，记者跟随市卫生监督所工作人员来到北京团结湖公园海滨乐园。记者在现场看到，不少人正在泳池里游泳嬉戏。　　随后，市卫生监督所的工作人员走到一处游泳池旁边，从游泳池里取出水，用检测余氯的试纸进行检测。大约1分钟后，检测数据显示余氯值为0.1mg/L。随后，工作人员又走到另外一个泳池，让游客在泳池中央取出一小瓶水进行检测，检测结果显示余氯为0.2mg/L。　　记者了解到，为了保持游泳池水的卫生，杀灭池水中的致病微生物，各游泳场馆在循环过滤池水的同时会加入一定剂量的含氯消毒药剂，从而产生游离性余氯。游泳池水余氯浓度的国家标准为0.3-0.5mg/L，然而，在本次检查中，该泳池余氯比国家标准低。而该游泳馆一名负责人向市卫生监督所工作人员承认，游泳馆刚对泳池加入含氯消毒药剂不到1个小时。　　刘颖介绍，余氯浓度过低对池水起不到消毒效果，池水里的细菌及致病微生物就可能会过多地繁殖从而引起疾病传播 而过高则可能对人体的眼黏膜、皮肤黏膜及口腔黏膜等产生刺激作用，特别是对儿童、妇女和老年人等敏感人群会更明显。另外，夏季气温高阳光照射强烈，会对余氯进行分解，因此，夏季余氯消耗会特别大。余氯补得不够或者没有的话会非常危险。　　除滨海乐园外，市卫生监督所还对朝阳公园沙滩主题乐园进行了检测，现场检测了几个点的余氯，其中一个点的余氯数据也略低。　　泳池尿素超标来源排汗和小便　　根据国家相关标准规定，游泳池水质的尿素应小于等于3.5mg/L。但是根据往年的数据来看，游泳池尿素超标问题普遍存在。　　刘颖表示，尿素含量过高时，尿素中的氨会与含氯消毒剂形成氯胺类物质，使游泳者产生厌恶感，刺激皮肤、眼角膜、腐蚀头皮等。　　刘颖说，现在不少游泳池采取溢流式循环过滤，其原理是将泳池溢出来的水收集到水箱中，再用循环泵把水抽到沙缸里进行过滤之后重新放回游泳池。虽然毛发等杂质会被过滤掉，但细菌含量等无法降低，而尿素必须换新水才能降低含量。尿素通过过滤循环设备是去除不掉的，每天有人在里面不停地游、排汗或者排尿，尿素会越来越高，所以泳池管理方需要即时补充新水。　　“目前我们也在通过其他的方法不换水把尿素去掉。就是通过尿素分离技术，把有机物分解掉。但是这种技术需要费用也较高，只有个别游泳场馆在用。”刘颖说。　　据了解，游泳池中之所以有尿素，一方面是人在游泳中会不停地排汗，另一方面就是有人在游泳池中小便。　　□原因　　为省钱消毒环节“偷工减料”　　记者了解到，北京有不少游泳池采取溢流式循环过滤，为了省钱，有些游泳池甚至不开或者只在夜间开启循环系统。但长期不换水、循环系统不开，而为保持水体清澈，一些游泳馆就大量、反复使用聚合氯化铝沉淀剂，吸附水中悬浮物。肉眼看上去清澈透明，实际上水体富含大量铝离子，会对人体尤其是眼睛带来损害。　　此外，一些游泳场馆在消毒上也存在“偷工减料”。有业内人士表示，一般来说，一个1000立方米的游泳池用的消毒剂、沉淀剂等各种消毒物料，一个月的费用要1万元左右。市场上各类消毒剂质量和价格参差不齐，为省钱，一些经营者就选用廉价消毒剂，消毒效果难以保证。　　□对策　　实时监测系统可随时看水质　　为应对即将到来的游泳高峰期，目前，全市百家泳池已于上月启动“扫一扫泳池水质我知晓”活动。市民在游泳馆明显处可通过手机扫描此二维码，在游泳前第一时间了解该泳池的余氯、浊度、pH值等数值。如果发现不达标的情况，公众可以通过公共卫生服务热线12320对发现的问题进行投诉。　　记者获悉，市卫生监督所在100家游泳场馆安装了实时监测系统，所选择的多是室外的、人多的、学校的、社区的以及承担一些国际国内重大赛事，这占到游泳总人数的百分之八十左右。　　目前，北京市游泳场馆电子监管指挥中心建设完毕，实时监测游泳场馆水质的五项主要卫生指标(水温、余氯、PH值、浊度、ORP)，并在5分钟到7分半钟更新一组数据。一旦触及预警线，会立刻报警，监督员会立即赶赴现场进行处理。遇到高温天气，卫生监督部门将加强对室外泳池的监督检查。　　“为了保证水质，市卫生监督部门今后会对游泳场馆，特别是问题游泳馆加大检查频率”，刘颖说，市卫生监督所将专项监督检查重点解决市民所关注的池水浑浊和尿素含量超标的问题，各级卫生监督机构将通过培训和指导等方式督促游泳场馆经营者加强自身管理，同时对违法行为依法给予行政处罚。　　□小贴士　　游泳者如何判断和维护水质?　　1.到现场一般需要先看下水质的现状，浑浊度现行的国标标准是5，真到5的话已经很浑浊了，没法看了。所以用肉眼看基本上很清澈可以见底，那肯定是在国家标准范围内。　　2.站在泳池边闻闻有没有氯气的味道，最好是有淡淡的氯气的味道，不能太浓，也不能闻不到。太浓的话说明余氯超标，会对人体有伤害，闻不到说明余氯太少，达不到消毒效果。　　3.像PH值或者浑浊度可能会在实时监测系统上看看数据，然后再结合现场感官现状做一个初步判定。　　4.因为男士皮屑多，女士化妆品多，到水里后有机物溶解进去通过一般方法不容易去掉，必须通过强氧化剂分解掉。所以建议广大游泳爱好者养成泳前淋浴等习惯。　　国家标准：　　水温：22-26　　余氯：0.3mg/l-0.5mg/l　　PH值6.5-8.5　　浊度:0-5　　ORP:650　　尿素3.5mg/l

近日，中科院合肥研究院安光所许振宇副研究员课题组科研人员在激光外差光谱技术研究中取得新的突破，相关研究成果发表在《光学通信》（Optics Letters）上，且该论文被编入编辑精选(Editor’s Pick)。激光外差光谱仪因具有高光谱分辨率、体积小、易集成等优点，已经逐渐发展成为与地基傅里叶变换光谱仪互补的温室气体柱浓度与廓线测量工具。激光外差光谱技术因受限于光学天线理论，无法通过增加光学接收口径的方法提高外差信号信噪比，这导致高分辨率激光外差探测中气体廓线测量精度受限。对此，安光所科研团队邓昊博士后首次提出基于半导体光放大技术的微弱太阳光放大方法，解决了高分辨率激光外差探测中光学天线理论限制的外差信号信噪比提高问题。研究结果表明所研发的基于半导体光放大的高分辨率激光外差光谱仪相比于传统的高分辨率激光外差光谱仪在弱光信号探测以及气体浓度测量精度方面得到大幅提升。该研究提高了高分辨率激光外差光谱仪的性能，在大气温室气体传感等方面具有巨大的应用潜力。基于半导体光放大技术的激光外差光谱仪实验装置示意图信号对比测量结果文章链接：https://opg.optica.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-47-17-4335&id=493999

4D前沿技术原位动态听客户说 CUSTOMER唯一一款适合实验室的动态显微CT揭秘革命性X射线显微CT显微CT，是现有的唯一一种能够对样品的内部结构和成分进行成像的显微镜方法。如今，显微 CT 的无损成像技术可以随着时间的变化跟踪记录样品的动态行为，时间就是第四维，这是最新的时间分辨显微CT（4D CT）。尽管4D CT向科学界展示了一种全新的研究方法，能够以微米级分辨率从内到外跟踪样品的变化过程，但该方法仍有一些局限性：实验室中的传统显微CT 是一种相对较慢的成像方法。在CT 360度旋转扫描过程中，采集的时间需要快于样品内部发生变化的时间，否则重建出的三维结果会有运动伪影，这意味着传统实验室中的时间分辨 CT 只能用于跟踪监测非常缓慢的过程，例如金属腐蚀，蠕变过程或缓慢结晶现象。在破坏性实验情况下，例如压缩实验，这类实验需要在不同阶段停止，以便进行准静态成像，传统时间分辨CT无法跟踪快速和不间断的变化过程。如今，最快速的解决方案是用同步加速器显微CT，它的时间分辨率远小于每秒一圈。然而，它们的可用范围相当有限、运行成本也十分昂贵。相对以上2种方案，动态显微 CT 解决方案DynaTOM，适用范围更广，性价比更高，目前，是市场上唯一一款介于传统实验室显微 CT 和同步加速器显微 CT 之间的桥梁。DynaTOM动态显微CT不仅具有高读取速度且高功率的 X 射线源和探测器，能够在几秒钟内采集完整的 3D 断层图像。更重要的是可实现样品或射线源-探测器的连续、无限旋转。解决哪些痛点FEATURES终于可实现不间断的3D原位实验的CT系统达到低至0.6微米的空间分辨率能构建出完整的层析图像，以秒为单位终于将实验室的显微CT时间分辨率极限降低到几秒钟应用场景 APPLICATION已经被成功应用于：一、作为验证计算模型的工具动态 CT 被用作数值模型的验证工具，预测和模拟泡沫金属的机械性能。这些泡沫金属是我们日常生活中存在的许多物体和材料的关键材料。它们在轻型车辆中使用但不会影响强度（航空航天、汽车），也可用于减振（作汽车的车前防撞缓冲区）。然而，表征这些泡沫金属并非易事，因为它们是不透明的、复杂的3D 结构。传统的机械测试只能从宏观角度测试材料性能，无法完全了解微观细节。因此，通常将数值建模作为一种新的工具来模拟实验和预测泡沫金属的应力应变行为。但到目前为止，还没有真正的方法可以验证这些数值模型的结果，因此引入了动态显微CT 来评估泡沫金属压缩模拟结果的有效性。（泡沫支柱的屈曲在实验（左）和模拟（右）中展现）二、作为量化药片快速结构变化的工具动态 CT 用于更好地了解药物固体剂型（片剂或胶囊）的溶解过程。剂型是控制患者的活性药物成分的主要形式，通常由压实的粉末和添加的赋形剂组成。为了将活性药物成分输送给患者，压实的片剂需要机械破碎成更小的颗粒。而辅料的混合是必不可少的，因为它可以控制药物在体内的释放过程并确保产品的品质。因此，固体剂型是在不同长度尺度上具有高度异质性的复杂结构。大多数了解片剂溶解行为的定量研究都是基于测量整个片剂或单个颗粒的体积增加。通常，体积增加是由于产品与水接触时的溶胀机制。可以通过液滴方法或直接通过毛细管吸收来添加水，并且通常可以直观地记录体积变化。然而，为了同时研究水在片剂内部的渗透、崩解和溶胀，需要以非破坏性和全 3D 方式可视化该过程。（动态实验在时间轴上的三个不同阶段。水锋在平板电脑上移动得非常快；吸水后，样品中存在大的裂缝和空隙，并且观察到体积增加。）三、更多应用实例，请搜索bilibili视频号：TESCAN中国实验室中的动态显微 CT 是时间分辨、无损成像的新前沿。在实验室显微 CT 系统上快速、不间断地成像的能力为先进材料开辟了新的评估方法，并使工程师能够通过原位实验验证或纠正材料行为。结合使用专业解决方案的数值模型，这种新的分析方法将显着提高新材料和设备的开发速度，同时降低其开发成本。(以上文章已被科技界4大杂志巨头之一Wiley旗下的Wiley Analytical Science收录。具体应用内容请关注下一期“前沿分享”） 敬请期待下一期...

p 　　独有辐射屏蔽技术，可在水平方向360度旋转无盲区，即便在水下100米工作也依然稳定可靠……这套由中国科学院光电技术研究所研发的核级水下高分辨率耐辐射摄像系统，近期成功应用于国内各大核电基地。这标志着我国在该领域打破国外垄断，真正实现“中国造”。 /p p 　　此前，国内核电基地水下监测设备均采购国外产品。中国科学院光电技术研究所微电子装备总体研究室副主任冯常介绍说，这套系统由该所研究人员花费两年时间自主研发而成，专门在核环境下应用，从2015年起，被广泛应用于我国核电基地。 /p p 　　记者了解到，这套高分辨率耐辐射摄像系统IOE-CPR-M独有辐射屏蔽技术，可在5000Gy/h的剂量率条件下稳定工作100小时。同时，因采用高性能图像传感器，分辨率达200万像素，可输出1080P高清视频，在精密电机驱动下，任何速度下都能捕捉到无抖动的画面图像。 /p p 　　“该系统能够提高核燃料操作的安全性，确保燃料组件入堆后能长期安全运行。”冯常举例说，像在核电站大修堆芯换料过程中，可全方位监控水下燃料组件操作，以确保燃料正确就位 并对核燃料组件进行专项水下高清外观检查和测量，了解燃料组件的运行状况。此外，还可对核电站乏燃料水池及堆芯燃料组件进行最终安全检查，以确保燃料组件正确装载。 /p p 　　据了解，国内核电专家对此套系统在我国各核电基地大修过程中发挥的高性能、高可靠、高稳定的表现，提出一致肯定。 /p p br/ /p

一、项目编号：SDQDHF20220130-H077（招标文件编号：HYHA2023-0056）二、项目名称：山东大学高分辨率转盘共聚焦显微镜采购项目三、中标（成交）信息供应商名称：山东爱博科技贸易有限公司供应商地址：济南市历下区山大路数码港大厦1-1204中标（成交）金额：393.1420400（万元）四、主要标的信息序号 供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 1 山东爱博科技贸易有限公司 高分辨率转盘共聚焦显微镜 奥林巴斯 SPINSR 10 1 $556000

为了更好地了解全球气候变化，特别是温室气体（CO2、CH4、N2O、HF、CO、H2O和HDO）在大气和生物圈之间的交换，总碳柱观测网（TCCON）、大气成分变化观测网（NDACC）等研究机构相继成立。这些都是由地基傅立叶变换红外光谱仪（以及其他仪器）组成的网络，它们将太阳作为光源，来记录近红外或中红外光谱范围大气谱。所接收到的高精度数据可以作为重要的地面真实数据，作为对像美国宇航局（NASA）等的卫星测量数据的补充。对于大气污染物的分析，太阳作为红外光源，太阳光经过整个大气层一直到光谱仪的整个光路上不同组分的浓度进行了测量。对于这类场发射测量，需要用到超高分辨率傅立叶变换红外光谱仪。布鲁克IFS 125HR傅立叶变换红外光谱仪凭借准确的仪器谱线函数、出色的波长精度和世界上最高的光谱分辨率，成为该应用和相关研究机构的黄金标准。布鲁克IFS 125HR超高分辨光谱仪采用了令人瞩目的干涉仪设计，可确保光束在长达11米的极长光程差中的完整性。于是，IFS125HR光谱仪全球网络被用于监测全球范围内的大气变化，其中，部分安装在山峰上的观测中心，例如，著名的瑞士少女峰（NDACC）；或安装在坐落于美国俄克拉荷马州Lamont的SGP ARM站点设备服务中心（TCCON）。下方图片提供了安装有IFS 125HR光谱仪的全球TCCON观测站点位置，这也凸显了布鲁克在大气污染监测方面做出的重要贡献。注：TCCON: total carbon column observing networkNDACC: network for the detection of atmospheric composition changeSGP: Southern Great PlainsARM: Atmospheric Radiation MeasurementThe Southern Great Plains (SGP) atmospheric observatory was the first field measurement site established by the Atmospheric Radiation Measurement (ARM) user facility. This observatory is the world’s largest and most extensive climate research facility.

紫外临边成像光谱仪的“环形天眼”紫外临边成像光谱仪的“前向天眼”　　人眼看到的大气是透明的，我们看不到大气的变化，更看不到有多少有害气体如妖魔鬼怪般潜伏在大气层中伺机而动。　　天宫二号有一对“天眼”，不仅能看到人眼所能看到的可见光，更将视野扩展到人眼所不能及的紫外光。在“天眼”的注视下，大气中的一切都无所遁形。　　“臭氧层在地球上空形成一把保护伞，它将太阳光中99%的紫外线直接过滤掉，有效避免地球生物被紫外线伤害，但也正是这层臭氧阻碍了紫外仪器在地面上对臭氧层以上的大气层进行探测，因此我们需要在地球上边安置洞悉大气的‘天眼’——紫外临边成像光谱仪，在太空对地球大气进行‘层析’式探测研究。”紫外临边成像光谱仪主任设计师、中科院长春光机所研究员王淑荣向《中国科学报》记者介绍说。　　王淑荣说，通过“天眼”，我们可以看到整个大气层的密度、臭氧、气溶胶、有害气体等的垂直分布及其变化，同时还能监测中层大气的状态与扰动，我们可以了解太阳活动、大气与地球天气及气候的关系，同时还能观测全球环境变化，这一切对于科学和人类生活都非常重要。　　天宫二号上的“天眼”有两个，一个叫“前向”，一个叫“环形”，同时对地球大气层进行天底和临边探测。　　王淑荣打了个比方：假如将大气层比作一处美景，天底观测便如在它头顶盘旋的小鸟，能看到的是轮廓和总量，而临边观测则相当于仪器与地球边缘大气并肩而立，可以细致欣赏品味它的层次美。　　“前向天眼”具备紫外-可见-近红外大气临边成像光谱探测功能，可以对地球临边大气进行切片式探测，反应大气痕量气体的垂直分布信息，并可以获得很高的垂直分辨率。“环形天眼”具备同时对天底大气和临边大气多方位探测的功能，通过反演计算可以获取大气痕量气体多方位的时空分布，进而为大气环境监测和大气科学研究等提供服务。　　当前国际上已有的紫外临边探测仪器大多是单个方向(前向)，个别有前向和侧向。然而这些探测的明显局限是只能得到一个很窄径迹上的数据，相邻轨道之间有巨大空隙，全球覆盖的时空代表性差，不能获得较密的时空覆盖，不能揭示中小尺度变动特征。就如管中窥豹，可见一斑而难知整体。　　天宫二号紫外临边成像光谱仪将“前向”和“环形”组合探测，实现了垂直对地的天底探测和对地球切线方向的临边多方位探测组合及反演比对，实现了对地球大气的多方位、高光谱、多时空分辨率观测，达到比一般临边探测更高水平的层析反演，在国际上是首创。　　“该项技术验证及科学实验为下一步空间大气临边成像光谱探测的业务化运行奠定了基础，将在大气痕量气体监测、天气预报、空间天气和物理等领域具有广泛的应用。”王淑荣说。

在 X 射线 CT 中，空间分辨率是重要的量化参数之一，它被定义为重建图像中两点之间可以区分的最小线性距离。因此，对空间分辨率的适当评估是至关重要的，特别是对于微纳 CT 这种高精度要求的成像系统。目前有两种最常见的空间分辨率评估方法：第一种是利用分辨率测试卡评估，其包含了可进行直接视觉评估的图案结构，在工艺上可制成二维和三维结构，适用于 X 射线断层和 X 射线 CT。测试卡的优势在于操作简单，可直观评估分辨率。但测试卡有一个明确定义的结构分布，只能评估测试卡上所列的图案尺寸；第二种是利用遵守 ASTM E1695-95 标准（Standard Test Method for Measurement of Computed Tomography (CT) System Performance）的斜边法或边缘瞬变法，光源扫描圆柱体或球体边缘，随后基于一套标准的数据处理方法计算空间分辨率。该方法需严格遵守测试标准，能够精确度量空间分辨率且不受测试卡的图案尺寸限制。1Resolution-spirit—微纳 CT 空间分辨率测试捷克CACTUX公司推出的 Resolution-spirit 是按照 ASTM E1695-95 标准制造的微纳 CT 模体，并由超精密三维测量机 nano-CMM 标定。Resolution-spirit 是一个高精度的红宝石球(Φ=0.5~5 mm)，粘在一根碳棒上，如下图(左)所示。为评估 XY 平面的分辨率，只需对模体成像，如下图(右)所示，其中绿点为计算的质量中心。用户只需对模体边缘像素的数据进行处理，即两个红色圈内的数据，以质量中心为准，获得不同半径下强度分布—边缘响应函数(ERF)。这里最大挑战是以非常高的精度确定质量中心，如果没有正确地定义中心，那么根据中心对像素进行分组将不准确，错误将导致边缘模糊。然后依次通过求导和傅里叶变换得到点扩散函数(PSF)和调制传递函数(MTF)，根据体素大小和 MTF 精确算出空间分辨率。最后类推到其他平面，可获得 CT 系统的三维空间分辨率。例如，布尔诺理工大学的研究人员利用传统 2D 分辨率测试卡和模体对 Heliscan 微米 CT 进行分辨率测试，如下表所示，模体能提供更精确的度量。2 Voxel-spirit—纳米 CT 体素校准在锥束 X 射线 CT 中，光源、样品和探测器之间的距离(SOD和SDD)影响重建体的视觉保真度和体素大小。除了这两个距离的估计存在偏差外，体素大小的真实值还受到 X 射线源漂移、CT 组件热膨胀、探测器和转台倾斜等因素的影响。因此，使用参考样品进行校准是防止在估计体素大小时出现误差的适当工具。对于视场在 10 mm及以上的锥束CT，体素尺寸校准已经很好地建立起来，并且有大量合适的参考样品可用。然而，对于小视场、高分辨率的微纳 CT 来说，很难找到合适的参考样品。CACTUX 的 Voxel-spirit 可以对 SOD 和 SDD 的误差进行精确校准，从而提高重建质量和体素大小的准确性，其适用于视场较小且锥束放大倍率接近 1 的微纳 CT。voxel-spirit由两个高精度的红宝石球(Φ=0.3 mm)组成，它们粘在一根碳棒上，球中心间距(约0.5 mm)并且经过 nano-CMM 严格度量，精度约 70 nm，如下图所示。首先保证两个球体完全在视场内，光源中心与探测器平面正交，两球中心连线平行于探测器平面。在对 Voxel-spirit成像后，可根据下图公式 1 计算体素大小。根据这种关系，在体素大小上的误差可能是由于 SOD 和 SDD 的不精确以及像素大小 p 的不精确造成的，而这些在实验中都是难以精确测量的。因此，在给定的 CT 测量条件下，利用图像中两球中心间距 lCT 和真实度量过的球中心间距 lref，可以获得体素修正因子 cf，算出修正后的体素大小，如下图公式 2、3。3 R1-shadow—微纳 CT 机械误差校正在微纳 CT、双能 CT 或 4D CT中，旋转转台同样会引入误差，即旋转中心的不对准、装台的不稳定或移动等等。尤其是针对颗粒、粉末样品，更容易受到这些机械误差的影响。CACTUX 的 R1-shadow 可以快速直观地纠正这些机械误差，并且提供配套的数据处理软件。R1-shadow是一个由 kapton 制成的样品基底(Φ=25~100 um)，在中心处有一根碳纤维增强棒(Φ=2.5~10 um)作为机械误差校准的参考基准点，如下图所示。在确保基准点获得较高对比度的图像后，即可开始 CT 测量。下图展示了胶囊颗粒在机械误差修正前后的图像，可以清晰看到修正后的红色区域伪影消除了。 点击获取产品详细信息：捷克 CactuX—致力于提升您微纳 CT 系统的成像质量和测试效率参考文献：1. Standard Test Method for Measurement of Computed Tomography (CT) System Performance: E 1695–95. 1st edition. United States: American Society for Testing and Materials, 2013.2. Bla&zcaron ek P, &Scaron rámek J, Zikmund T, et al. Voxel size and calibration for CT measurements with a small field of view. Proceedings of the 9th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT 2019), Padova, Italy. 2019: 13-15.3. Zemek M, Bla&zcaron ek P, &Scaron rámek J, et al. Voxel size calibration for high-resolution CT. 10th Conf. on Industrial Computed Tomography. 2020: 1-8.4. Laznovsky J, Brinek A, Salplachta J, et al. 3D spatial resolution evaluation for helical CT according to ASTM E1695–95. 10th Conference on Industrial Computed Tomography. 2020.5. Laznovsky J,Brinek A, Salplachta J, et al. Comparison of two different approaches for Spatial Resolution determination for X-ray Computed Tomography with helical scanning trajectory.

2016年12月31日，中国科学院生物物理研究所徐平勇课题组、中国科学院计算技术研究所张法课题组以及美国科学院院士HHMI研究员Jennifer Lippincott-Schwartz合作在《细胞研究》(Cell Research)在线发表了题为Live-cell single molecule-guided Bayesian localization super-resolution microscopy 的文章，介绍了一种新型活细胞超分辨率显微技术及其独特优势。　　超分辨率荧光显微技术由于打破了传统光学衍射的限制，使得人们能够更深入地理解细胞生物学，获得了2014年诺贝尔化学奖。但是由于设备和时空分辨率的影响，活细胞超分辨率技术仍面临诸多挑战。近年来，贝叶斯定位显微技术(Bayesian analysis of the blinking and bleaching，3B)利用荧光蛋白漂白和闪烁的特性，通过分析整个图像序列的变化得到荧光蛋白的概率分布图，该方法用简单的光学设备就能实现活细胞动态结构的超分辨率成像，成为活细胞超分辨率成像的重要工具之一。作为细胞成像新的重要工具，它仍然有三个关键的问题没有解决：1)在精度方面，存在严重的结构缺失，定位精度不高 2)在速度方面，该方法极其耗时，为了得到1.5μ m的超分辨率结构，大约需要6小时，并且随着图像尺寸的增加，计算时间急剧增长 3)在分析尺度方面，由于速度的限制，该方法很难获得全细胞大尺度长时间的动态变化。针对以上问题，实验人员通过将单分子定位和贝叶斯技术相结合，开发了一种新型活细胞超分辨率显微技术(single molecule guided Bayesian localization microscopy，SIMBA)，该技术有以下优点：1)适用范围广，不需要任何额外的硬件设备，就能与主流TIRFM、PALM、STROM和light-sheet显微镜相结合，便于推广和使用 2)时空分辨率高，减少了结构伪迹的同时实现了50nm的空间分辨率和0.5-2s的时间分辨率 3)运行速度快，相比3B，加速比超过100倍，并且随着图像尺度的增大，加速效果更加明显 4)分析尺度大，实现了全细胞大尺度长时间动态变化分析。　　活细胞超分辨率显微技术是当前研究的热点，开发新型活细胞超分辨率成像探针和新方法是中科院生物物理所徐平勇课题组的重要研究方向。徐平勇、张法、Jennifer Lippincott-Schwartz为本文的通讯作者 徐帆、张名姝为共同第一作者。该工作受到国家“973”计划 、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中科院基金先导项目等的资助，并申请专利“一种贝叶斯显微成像方法”。SIMBA对于固定细胞actin和活细胞CLC重构结果展示

超高分辨率荧光显微镜正在不断改变我们对细胞内部结构及运作的认识。不过在现阶段，显微镜技术还是存在着种种不足，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。 　　光学显微镜的出现及其影响 　　自荷兰博物学家、显微镜创制者Antonie van Leeuwenhoek(1632-1723)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(microorganisms or animalcule)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Leeuwenhoek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。 　　此后，研究人员对显微镜技术的追求从未停歇过，他们总是希望能得到分辨率更高的显微镜，从而更好地观察细胞内部更细微的结构。最近，《自然-方法》(Nature Methods)杂志上报道的超高分辨率成像技术(super-resolution imaging, SR imaging)终于使得人们可以在单分子水平上进行观察研究。 　　SR技术的发展过程 　　在达到今天SR技术水平的过程中，承载了许许多多研究人员辛勤劳动的汗水，也面临着诸多亟待解决的难题。 　　在以上这些光学SR成像技术中有两种技术&mdash &mdash 受激发射减损显微镜(stimulated emission depletion microscopy, STED)和饱和结构光学显微镜(saturated structured illumination microscopy，SSIM)最受关注。 　　最近，基于探针SR成像技术的光敏定位显微镜(PALM)和随机光学重建显微镜(STORM)，以及借助荧光基团随机激活特性的荧光光敏定位显微镜(FPALM)都已经取得了成功。 　　通过基于探针的SR成像技术，可以获得多张原始图像。在每一张原始图像中，细胞内只有一部分被荧光标记的分子能发出荧光，即这些荧光分子都处于不断激活和灭活的交替状态，每一次都只有部分分子能被观察并成像。而且由于每次发出荧光的分子都分散得较为稀疏，因此相互之间不会受到影响，也就避免了因相邻分子发出荧光而无法分辨的问题。最后将这些原始图片叠加、重合在一起就得到了最终的高分辨率图像。这样，就能使得那些以前由于荧光点太密以至于无法成像的结构的分辨率达到纳米级水平，而且成像的分子密度也相当高，可以达到105个分子/&mu m2。 　　这种分辨率对于生物学家来说，意味着现在可以在分子水平上观察细胞内的结构及其动态过程了。 　　虽然显微镜技术已经发展到了如此高度，但它仍然只是生物学家研究中使用的一种工具。因此还需要将显微镜获得的图像与其它的试验结果互相参照，才能获得准确的结果。人们需要认清SR显微镜的优势与劣势，为操作以及判断SR图像制定出标准化的操作规范，只有这样才能最大限度地发挥SR显微镜的作用。 　　现在，由于人们对细胞内各组份的组织结构以及它们的动态变化过程都只有一个概念上的认识，因此，借助显微镜从纳米水平上对这些结构及过程进行真实的观察能让人们发现许多以往所不了解的东西。例如，以前人们通过电镜发现细胞骨架是由大量丝状网格样组织构成时，就有人对此现象持怀疑态度。那些认为细胞骨架是一种用来稀释细胞内生化物质浓汤这样一种结构的细胞生物学家把这种观测结果称作僵化的人为试验结果。 　　除非最新的SR显微镜图像或者其它的试验结果都能证明细胞骨架是由大量的丝状网格样组织构成的，否则还会有人持上述的怀疑观点。不过已经有其它的生化试验结果证实了早期的电镜观察结果是正确的。当然新兴的SR技术也需要其它传统的生化试验结果予以佐证才有价值，同时还需要电镜的辅助。因为电镜能提供纳米级的观察结果，这对于佐证具有同样分辨率的SR显微镜观测结果来说是最有价值的。 　　今后，大家在逐步了解、接受和广泛使用SR显微镜的同时，需要注意将会出现的各种问题，以下的表格列出了部分与SR显微镜使用相关的缺点及其目前的解决方法。 　　最近几年，就如何处理图像已经有了非常严格的操作规范。不过迄今为止，对于怎么处理SR图像还没有一个标准的操作规范。尤其需要指出的是，PALM和STORM数据在某些重要因素上，graph方面的共性要多于image方面。在一张SR图像上，分子的不确定性和密度都能用颜色表示出来，这种图像把细胞内该分子有可能出现的任何地点都标示出来了。而且只有被标记的分子按照一定的标准(发出的光子数)判断它的确是一个单分子并且定位准确之后才显示出来。必须对获得的图像进行这样的标准化处理之后才能分析结果。同样，对于试验数据也需要如此进行标准化处理。要提高分辨率不仅需要分子定位、分布得比较好，还需要分子数目够多，以致能达到尼奎斯特判断法(Nyquist criterion)的要求，即分子间的平均距离要小于显微镜分辨率的一半。虽然上述问题都不会影响SR显微镜的应用，但由于存在这些问题，所以我们应该时刻提醒自己，一定要仔细判读、分析SR显微镜的图像结果，只有这样才能得到有价值的生物学结论。 　　SR荧光显微镜在生物学研究中的应用 　　到目前为止，人们还很难得知，SR荧光显微镜会对生物学界的哪一个领域带来重大变革，但已经有几个领域出现了明显的改变。这些研究领域是动态及静态的细胞组织结构研究领域、非均质分子组织研究领域、蛋白动态组装研究领域等。这几个领域都有一个共同的特点，那就是它们研究的重点都是分子间如何相互作用、组装形成复合物。因此，能在纳米水平观察这些分子对它们来说具有重大的意义。 　　通过观察蛋白质之间的组合关系来了解它们的作用，并能为后续的细胞功能试验打下基础 　　结构生物学研究在这方面已经取得了很大的进展，目前已经发现了4-8纳米大小的分子间相互作用组装成细胞微管、肌丝、中间丝这些超过10微米大小聚合物的机制。不过对于核孔复合体、中心体、着丝点、中间体、粘着斑这些由许多不同蛋白经过复杂的三维组装方式组合起来的复合体，还需要更好的办法来进行研究。目标就是要达到分子水平的分辨率，这样就可以观察大复合体形成过程中的单个分子，也就能对这些分子的化学计量学有所了解了。要得到更多的生物学信息就需要SR显微镜这样的三维成像技术，例如可以使用活体细胞SR成像捕捉细胞骨架的动态重构过程等等。 　　SR成像有助于人们更好地了解分子间的差异 　　细胞膜蛋白组织方式的经典模型已经从随机分布的液态镶嵌模型转变成了脂筏模型、穴样内陷模型或特殊蛋白模型。这种差异与细胞不同功能相关，例如在高尔基体、cargo蛋白和高尔基体酶蛋白之间必须发生相互作用，但最终它们会按照各自的功能分开，发挥各自的作用。有很多试验手段，例如免疫电镜技术、荧光共振能量转移技术(FRET)等都已经被用来研究这种膜不均一性问题了。多色PALM技术(Multicolor PALM)为人们提供了一种新的手段用来观察膜蛋白集合、组织的过程，并且还能定量分析不同蛋白间的空间距离关系。因为有了PALM提供的单分子信息，人们就可以清楚地了解蛋白分子间的空间关系，甚至有可能计算出相隔某一距离的分子之间发生相互作用的可能性。这种方法除了用于研究膜蛋白之外，还能用于许多非随机分布的生物系统研究，例如研究微管上的马达蛋白。 　　SR成像技术还能用于在单分子水平研究蛋白动态组装过程 　　细胞对外界刺激信号的反应起始于胞膜，在胞膜上受体蛋白之间发生动态的集合，用来调节细胞的反应活性。像HIV这种有被膜病毒也是在细胞膜上完成病毒颗粒组装过程的病毒，也是利用了细胞的物质转运机制。尽管现在蛋白组装的物理模型还远远没有完成，但研究人员知道膜蛋白的动态组装过程是不均一的，所以通常使用荧光试验手段很难获得分子水平上的信息。同样，单分子测量技术(Single molecule measurements)也存在着类似的局限，因为单分子测量技术只能观察细胞内的几个分子，所以缺乏整体的信息。因此由于缺乏空间分辨率，很难动态地研究蛋白质组装过程。SR荧光成像技术与活细胞成像技术和单分子示踪技术(sptPALM)结合就能解决这一问题。我们可以借助分子密度准确地看出PALM图像中的蛋白质簇，蛋白质簇动态的统计数据和形态学数据能帮助我们了解蛋白质动态组装的机制。 　　上面只是选了生物学研究中的3个方面来说明SR技术的用途，但这已经很好的展示了我们是如何从Leeuwenhoek最初对于生命组成的假设一步一步走到了今天，使用SR显微镜来证实构成生命体的最基本材料&mdash &mdash 分子的组合过程。STED和PALM的商业化产品已经上市了，这标志着SR显微镜的时代来临了。我们相信SR显微镜在充满创造力的生物学家们手中，一定会充分发挥它的作用，帮助我们发现更多生命的奥秘。 　　原文检索： 　　Jennifer Lippincott-Schwartz & Suliana Manley. Putting super-resolution fluorescence microscopy to work. Nature Methods, 17 December 2008 doi:10.1038/nmeth.f.233

p 　　近期，中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯医学成像研究中心郑海荣团队在高分辨率超声成像研究中取得一系列进展。 /p p 　　高分辨率超声主要采用大于15MHz的超声频率进行成像，可获得几十微米量级的成像分辨率。在临床中主要应用于浅表、内窥和眼科等方面的疾病检测。高频超声换能器是成像系统的关键部件，主要基于压电材料进行设计加工。但传统压电材料介电常数较小(夹持介电常数小于1500)，造成压电阵元尺寸小的高频换能器的电阻抗会大幅度提升，进而导致换能器成像性能不佳。郑海荣团队邱维宝课题组利用新开发的一种高介电常数、高压电性能的改性PMN-PT陶瓷(夹持介电常数为3500)设计制备了性能优异的40MHz高频超声换能器(阵元尺寸可为0.4mm× 0.4mm)，使得制备的高频超声换能器的电阻抗大幅度降低，更容易与电子系统的阻抗相匹配，实现较高的成像灵敏度(-13dB)。此外，该研究中设计制备的超声换能器具有较高的成像带宽(80%)和信噪比，并在高分辨率医学成像领域中展现出应用潜力。相关研究成果已被IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control接收。 /p p 　　邱维宝课题组在高分辨率超声成像方法和电子系统方面也取得了研究进展。高频超声获得高分辨率医学图像存在衰减系数增大导致成像穿透深度降低的问题。据此，课题组提出了基于编码超声的高频超声成像方法，在激励换能器时，采用带有一定编码的超声信号进行激励，回波接收时通过算法解码恢复出高分辨率图像，使得在成像中既可以维持图像的分辨率，也可以提升超声成像的穿透深度。该技术在浅表和内窥等成像中具有应用潜力。相关研究成果发表于IEEE Trans Biomed Eng。 /p p 　　在进行高分辨率超声成像时，电子系统需要具有较高的数据采样率，以获取超声回波的原始数据信息，因此需要大幅度提高模数转换器(ADC)的采样频率。然而，传统超声成像系统的ADC采样频率通常为60MHz或者更低，不能满足大于30MHz的高频成像需要。据此，邱维宝课题组提出了一种延迟激励方法，通过将激励波束的时序进行规律性调整，在多次发送后获取多个数据图像，通过延迟复合处理，即可以获得高采样率的图像。该方法有望使临床用的超声设备，在不改动主要电子器件模数转换器的前提下，实现高分辨率超声成像的功能。相关研究成果发表于IEEE Trans Biomed Eng。 /p p 　　高分辨率超声成像技术在内窥镜领域具有重要的应用潜力，邱维宝课题组在推进血管内超声成像技术的同时，也在尝试新型内窥成像技术。胶囊内窥镜(capsule endoscopy)是一种胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠胃的医疗仪器。胶囊内窥镜体积仅有普通胶囊大小，消除了传统检查耐受性差的缺点，能够拍摄食道、胃、小肠、大肠等，从而完成对人体整个消化道的检查。然而目前该技术是采用光学成像方法，仅能观测组织表层的病变信息，不能获得深层次的组织情况。由于超声成像技术的穿透性较好，因此课题组拟尝试进行超声胶囊内窥镜的设计验证，提出了基于高分辨率超声的内窥成像控制方案，采用40MHz的超声频率获得了小于60微米的肠道组织成像分辨率。相关研究成果发表于IEEE Trans Med Imaging。 /p p 　　以上研究得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划、广东省杰出青年基金、深圳市孔雀计划等项目的资助，以及美国南加州大学、宾夕法尼亚州立大学，英国格拉斯哥大学，东北大学等高校的支持与合作。 /p p 　　论文题目：High Performance Ultrasound Needle Transducer Based on Modified PMN-PT Ceramic with Ultrahigh Clamped Dielectric Permittivity /p p style=" text-align: center " img title=" 01.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/76653693-b0cd-480d-ab1c-d835a6a2f035.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图1.(a)高频超声换能器技术参数对比 (b)高频超声换能器结构示意图和实物图 (c)成像性能测试图 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 02.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c0246a6c-4345-4ee5-b1a2-fe74a5030a04.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图2.(a-c)编码成像原理示意图 (d)编码成像技术可以大幅度提高血管内超声成像的穿透深度 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 03.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/86bdbf66-cabb-484d-92d3-d2dc22d62b25.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图3.左：延迟激励成像原理示意图 右：眼睛组织超声成像图 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 04.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/90b38fc1-6ef0-4192-83b1-723cacb12d4c.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图4.(a-b)胶囊超声内窥镜设想方案示意图 (b)高分辨率肠道组织超声成像图 /strong /p p & nbsp /p

光学频率梳（Optical frequency comb，简称“光梳”）由大范围、等间隔的梳齿分量构成，每根梳齿均对应绝对频率，如同在光频上的一把梳子（或标尺）。得益于飞秒激光器和非线性光学的发展，1999年美国标准局和德国马普所的研究团队分别在实验上实现了光梳，解决了绝对光频率计量问题，J. L. Hall和T. W. Hänsch因此贡献而分享了2005年诺贝尔物理学奖。光梳的诞生同样给光谱测量领域带来了革命性突破，分辨率提高到皮米量级，光梳光谱学的新技术和新应用也在不断涌现。双光梳光谱学可以充分利用光梳在频率准确度、频率分辨率、光谱范围和脉冲宽度等方面的优势，在诸多基于光梳的测量技术中脱颖而出。在频域上，双光梳光谱学表现为两个有微小重复频率差异光梳的多外差探测，可以将探测光梳记录的待测谱线，如分子吸收谱，从光频转移到射频。双光梳光谱学可以利用光谱交织技术进一步将分辨率提高至几十飞米量级。然而现有方案测量时间大幅增加，使用温度或驱动电流调节时无法提供绝对频率参考，且分辨率仍有进一步提高至光梳梳齿线宽的较大空间。电光调制光频梳（简称“电光梳”）由对连续种子光的电光调制产生，用于构建双光梳系统时其具有天然的互相干性，无需复杂的锁定电路或相位校正算法，可以大幅降低系统复杂度。此外，由于电光梳具有不受谐振腔腔长限制的重复频率以及可自由调节的中心波长，由其构建的更具应用前景的双电光梳系统受到研究人员的广泛关注。上海交通大学何祖源、樊昕昱教授团队提出了一种新型双电光梳光谱测量方案，将光谱测量分辨率进一步提高到亚飞米量级，相较于现有方案提高了两个数量级。该方案利用外调制的稳频光作为扫频电光梳的种子光，可以在实现低频率误差快速光谱交织的同时，提供绝对光频率参考。图1 亚飞米分辨率双电光梳绝对频率光谱测量技术原理示意图研究团队在分析各性能指标的理论限制和相互制约关系的基础上，将光谱测量技术关注的综合性能指标（光谱分辨率、测量带宽以及测量时间）提高至奈奎斯特极限，并且可以通过多次平均提高测量信噪比。该方案用于测量分子吸收谱线和高Q值光纤法布里珀罗腔谐振谱线的实验结果，充分展示了该方案灵活实现超高光谱分辨率、高信噪比和高刷新率的能力。图2 氰化氢（HCN）气体吸收谱线的光谱测量结果图3 光纤法布里珀罗谐振腔反射谱的光谱测量结果该研究成果将推动超精细光梳光谱学的进一步发展，并在温室气体监测、精密光器件测试、生物化学传感，以及诸如电磁诱导透明等物理现象观测中具有非常重要的应用价值。

只需几毫升外周血，少量体液，甚至是唾液或漱口水，就可以捕捉、测量人体中某些特定的基因片段，预知疾病风险或早期诊断疾病，甚至，发现癌症滋生的蛛丝马迹。作为生物科技前沿，基因测序技术尚未广泛临床应用，就因为安吉丽娜.朱莉、乔布斯等明星的追捧而赚足眼球。 　　在中国，基因测序技术的投资与应用，今年如同坐上&ldquo 过山车&rdquo ，2月被国家食药总局和国家卫计委以&ldquo 未经审批滥用&rdquo 为由，全面&ldquo 叫停&rdquo 临床使用 其后，国家食药总局又将酝酿多年刚刚出炉&ldquo 创新医疗器械的优先审评审批&rdquo 政策，优先用于基因测序诊断产品，并于7月初宣布，批准华大基因两款基因测序仪及其检测试剂盒注册为医疗器械，允许上市。 　　就在上个月，国家食药总局明确表示，已与国家卫生计生委达成共识，&ldquo 用于临床基本诊断的基因测序产品，需经食品药品监管部门审批注册，并经卫生计生行政部门批准技术准入后方可使用&rdquo 。 　　纵观市场，供给一方，已有多家基因测序企业整合优势技术与融资，希望效仿华大基因，快速通过国家创新医疗器械优先审评审批的&ldquo 绿色通道&rdquo ，以抢占医疗服务市场先机 需求一方，仅 &ldquo 无创产前基因检测&rdquo (俗称&ldquo 无创产筛&rdquo )一项，&ldquo 单独二孩&rdquo 政策每年多带来的百余万高龄孕妇，已扩生出数以亿计的市场空间，更遑论公众对患癌风险的恐惧渴望。 　　但是，在基因与疾病的复杂关系中，基因测序技术如何能更规范地应用于临床，诊断、监测、辅助治疗某种特定疾病，而不会变成忽悠骗钱、甚至挑战伦理的&ldquo 神术&rdquo ?无论是监管部门、行业，还是普通公众，似乎还有很长一段路要走。 　　7月2日，国家食品药品监督管理总局宣布，已于6月30日批准华大基因两款基因测序仪及其检测试剂盒作为医疗器械注册。这距今年2月4日，国家食药总局和国家卫生计生委联合发文叫停基因测序技术临床应用，还不到5个月。 　　即使在基因测序技术已因CLIA(临床试验室改进法案)制度已较普遍应用于临床的美国，基因测序诊断产品要获得FDA(美国食品药品管理局)的医疗器械认证，也并不容易，用时一般在两年左右甚至更长。 　　对此，国家食药总局的官方解释是，基因测序诊断产品，适用于今年3月起试行的《创新医疗器械特别审批程序》。国家食药总局将继续对申请医疗器械注册的其他基因测序仪产品，实施优先审评审批。 　　然而，利好政策，虽激活了曾因&ldquo 叫停令&rdquo 一度陷入停顿的中国基因测序业界，却也引发一些质疑声音。 　　7月15日，中科院北京基因组研究所DNA序列测定技术研究开发中心副主任任鲁风教授，在科学网上质疑国家食药总局的审批过于仓促。 　　此前两天，任鲁风还以公民身份，向国家食药总局提起政务信息公开申请，希望该局详解对二代基因测序诊断产品审批的具体流程。 　　就在同时，国家食药总局也回复了新京报记者的采访问题，指出获得医疗器械注册只是一个开始，基因测序技术要想正式应用于临床，还须经过卫生计生部门的临床技术准入。 　　新京报记者了解到，国家卫生计生委将分类审批基因测序技术的临床研究试点。临床研究项目不仅包括此次获批的医疗器械适用征：无创产前基因检测，也包括之前有效性颇受争议的癌症早期风险检测。 　　释疑1 　　获医疗器械审批临床即可使用? 　　国家卫计委 　　仍将分类评估、准入测序技术临床应用 　　虽然已有两款二代基因测序仪作为医疗器械审批，但新京报记者获悉，国家卫计委仍将分类审批基因测序技术的临床研究试点。临床研究包括之前有效性颇受争议的癌症早期风险检测。 　　国家卫生计生委医政医管局7月给新京报的书面采访答复称，3月以来开展的基因测序临床研究试点仍在审批中，正在对各地申报机构进行核实、分类，随后将组织专家进行评估，以确定试点单位，规范、有序开展二代基因测序技术的临床应用。 　　华大基因技术负责人赵立见向新京报记者介绍，基因测序临床研究试点将分四类审批，包括产前筛查和产前诊断 单基因病检测 此前被夸大宣传、市场滥用的肿瘤早期风险检测和个体化用药 还有试管婴儿前，对胚胎进行遗传病检测。 　　目前，华大基因、贝瑞和康相关负责人已先后向新京报记者表示，正在协助一些三甲医院，积极接受基因测序技术临床应用或研究的试点审批。 　　释疑2 　　基因测序如何规避伦理等风险? 　　国家食药总局 　　基因测序仪将作为高风险医疗器械监管 　　今年2月，两部委在基因测序技术临床应用的&ldquo 叫停令&rdquo 中称，基因测序技术未经审批即广泛应用，缺乏安全性、有效性、伦理风险的评估和监管。 　　任鲁风等业内人士也曾公开发声，担忧在没有完善技术监管的现状下，&ldquo 无创产前基因检测&rdquo 很容易被应用于胎儿性别鉴定 而随着基因测序技术的临床推广，存放于第三方检测机构的大量基因测序数据一旦泄露，不仅暴露公民个人隐私，也可能造成基因歧视。 　　国家食药总局医疗器械监管司司长童敏表示，刚刚获批的医疗测序诊断产品，属于《医疗器械管理条例》中的三类医疗器械，即安全风险性较高的医疗器械。国家食药总局将据此对未来基因测序技术及相关诊断产品的临床使用开展监管。 　　童敏说，针对新获批作为医疗器械临床使用的基因测序诊断产品，国家食药总局正在组织相关的省级食药监管部门，对这种新产品的生产及临床使用情况，进行摸底和例行监督检测。 　　深圳拟聚拢基因测序企业 　　7月初，坐落于深圳国际生物谷的华大基因拿到我国首个针对基因测序诊断产品的官方批准文号后，深圳市市长许勤立即召开华大基因发展专题研究会议，部署充分发挥华大基因在全球基因测试分析领域的领军作用，加快新技术、新成果的转化和应用，以深圳国际生物谷为平台，聚集更多的优质创新资源和产业链上下游的优秀企业，打造生物产业高地。 　　实际上，去年年底公示实施的《深圳国际生物谷总体发展规范(2013-2020)》，即明确要探索有利于生物科技发展的政策法规，争取将生物谷上升为国家战略。 　　7月8日，深圳市市场与质量监管委员会巡视员王夏娜在北京向媒体介绍，深圳国际生物谷将建立以华大基因为依托的生物聚集地，将成为全球最大的基因诊断平台，生物样品和细胞库。聚集10家以上高水平的医学机构，1到2家以上的特色学院，新建三家以上的国家级研究平台，探索建立中国生物科技联合高等研究院。 　　&ldquo 毫无疑问，生物技术是继信息技术之后发展潜力和空间最大的，对经济社会影响最深刻的高技术领域，未来深圳将不断完善生物产业，生命健康产业发展规划及政策体系，在各方面提供更具针对性、有效性的服务，支持包括华大基因在内的生物技术企业加快发展，让世界及国内有意落户深圳的生物技术企业，在深圳有长足的发展。&rdquo 王夏娜的一番话，足以显示深圳市聚拢基因测序企业的愿景。 　　现状 　　多家基因测序企业&ldquo 追赶&rdquo 申报 　　7月初，拿到医疗器械&ldquo 准生证&rdquo 的华大基因在京启动&ldquo 千万家庭远离遗传出生缺陷&rdquo 计划，宣布两款获得国家食品药品监管总局注册的基因测序仪BGISEQ-1000和BGISEQ-100，将通过与医院共建联合实验室、第三方检测等形式，在临床大规模推广无创产前基因测序服务。 　　此前，和华大基因比肩竞争的国内其他基因测序企业也不甘落后，纷纷拿出自家的技术核心款基因测序仪，&ldquo 追赶&rdquo 向国家食药总局申报医疗器械注册。 　　7月22日，贝瑞和康与美国Illumina公司正式宣布合作，选择使用Illumina新一代基因测序技术作为贝瑞和康向国家食品药品监督管理局(CFDA)提交临床检测项目的注册申请的核心技术平台，在中国提供以高通量测序技术为基础的临床检测业务。&ldquo 叫停令&rdquo 前，在&ldquo 无创产前基因检测&rdquo 临床服务领域，贝瑞和康的市场份额，紧随华大基因。同期，贝瑞和康还高调宣布其自主研发的&ldquo 无创单基因疾病检测&rdquo 技术，称利用特定的引物和独特的扩增方法，能够将血浆中游离的碎片化目标DNA悉数捕捉、富集，对其进行高通量测序，实现单基因病的定性和定量检测。 　　7月底，另一家成立只有两年的基因测序企业&mdash &mdash 安诺优达CEO梁峻彬也向媒体表示，已就公司拥有的基因测序测序仪、试剂盒及配套软件向国家食药总局申报医疗器械注册 同时，也在携核心技术申请由国家卫计委审批的临床研究试点。 　　安诺优达和贝瑞和康都位于北京，也是基因组技术出身的三家公司之一。 　　经过两年的发展，向来低调的安诺优达已获得两轮融资，目前占据国内市场份额10%。在日渐激烈的市场竞争下，安诺优达的定位，除无创产前外，还力图在试管婴儿、不孕不育等生育服务以及肿瘤个体化治疗等领域进行差异化竞争。 　　上个月，国家食药总局向新京报记者介绍，深圳华因康基因科技公司也已就其生产的基因测序仪产品提出了注册申请。 　　对于合规申报医疗器械注册的其他基因测序仪产品，国家食药总局也将按照《创新医疗器械特别审批程序(试行)》的要求予以优先审评审批。 　　前景 　　基因技术或引发个性化医学革命 　　从PCR，到基因芯片，到近10年来崛起的高通量基因测序技术，基因检测技术的发展，可谓一边探索性地建立规则，一边又飞跃崛起式地打破规则。 　　生物医学界已经达成共识，由于基因与人体生老病死之间的密切关系，随着研究的不断深入，在未来10-20年，可能会出现一场个性化医学的革命。&ldquo 这种革命不仅包括疾病的风险监测、早期诊断、干预和治疗，还有助于更多靶向药物的开发，患者可以根据自身状况选择最合适的那种药&rdquo ，基因检测业内人士吴彬介绍，基因技术很早就被寄予厚望，从2003年人类基因组序列图绘制成功至今已经有十余年，但人们对于这项技术的应用仍然处于早期。 　　&ldquo 基因测序只是健康服务的第一个环节，更重要的是解读与针对性治疗。&rdquo 安诺优达CEO梁峻彬如是理解基因测序带给医疗界的颠覆作用。 　　深圳市市长许勤还曾公开提出，基因科技不仅是大科学、大数据、大产业，还要有大健康，要让科学发展能够惠及民生，深圳将利用基因检测诊断技术，在未来几年内有效地控制21三体、18三体综合征等一系列致残、致疾等重大的遗传性疾病，就像当年消灭天花和血吸虫病一样。 　　无创产筛 　　个人体验 　　价格没变速度快了 　　记者采访到一位曾经进行过产前无创筛查的准妈妈，她告诉记者，自己在今年5月份，即孕周16周时进行了基因产前无创产前检查，这位准妈妈介绍，自己在位于顺义的某家医院进行了相关检测，&ldquo 过程很简单，医院的妇产科会代采血，现场完成采血后，与相应的检测机构签订合同并交款，收费为2500元。而且现场只接受POS机刷卡，不接受现金交易。7-10个工作日即可出结果，检测结果出来后，一般会先发短信通知我们，然后会将检测结果快递给我们。如果检测结果发现有问题，检测机构会补偿做羊水穿刺的花费&rdquo 。 　　至于为何选择产前无创的筛查方式，该女士介绍，&ldquo 我是通过做医生的朋友了解到羊水穿刺有一定的流产率，基因检测的准确率与羊水穿刺相当，而且是一种无创手段。我在两年前生育第一个孩子时也选用了同样的方式，当时是在一家私立医院做的，程序基本是类似的，但当时出结果比较慢，要15个工作日左右，价格与现在差不多，这次生二胎医生建议进行羊水穿刺，而且当时医生也告诉我基因检测已经被叫停了，后来我在一些妈妈群里看到有人讨论说还可以做，就找了相应机构。&rdquo 　　普及后价格能否更亲民 　　有望降至1000元以下 　　北大人民医院产科主任张晓红介绍，使用二代基因测序技术的&ldquo 无创产前基因检测&rdquo ，是准确率较高的产前筛查技术，可以避免多数孕妇接受风险较高的产前诊断(俗称&ldquo 羊水穿刺&rdquo )。但从成本和可及性考虑，医院不推荐每个孕妇直接接受&ldquo 无创产筛&rdquo ，&ldquo 毕竟价格不菲，也不是医保报销项目&rdquo 。张晓红表示，羊水穿刺对孕周有所限制，由于所提取的为胎儿细胞，不宜太晚进行，经验非常丰富的医生每天8个工作小时最多可分析3例，目前北京仅有6家医院可以进行，供需矛盾比较集中。 　　新京报记者了解到，&ldquo 叫停令&rdquo 前，无创产前基因检测服务的价格由提供底三方检测的测序企业与医院或地方卫生行政部门协定，一般在2000-3000人民币之间。华大基因总裁汪健表示，作为国家批准的医疗器械，二代基因测序诊断产品将广泛应用于临床的无创产前基因检测服务，随着技术的普及，未来两三年内，&ldquo 无创产筛&rdquo 服务的价格，有望降至1000元以内。王夏娜此间表示，产前无创基因检测服务，在深圳已正式纳入生育保险报销范围，以减轻孕产妇家庭的负担。 　　&ldquo 无创产筛&rdquo ，只是基因测序技术的一个小应用。随着二代基因测序技术的成熟和普及，个人全基因组测序的成本，已从2001年的9500万美元，降至2011年初的2万美元以下。目前，全球多家基因测序研究机构和企业，已加入&ldquo 1000美元一个人类基因组&rdquo 的目标竞赛。业界称，1000美元，接近于做一次核磁共振的费用，是可以被各国医疗保障体系接受的价格。

在科技的不断进步与创新中，像增强相机已成为众多科学问题探索过程中不可或缺的工具。像增强相机是一种利用像增强器对弱信号进行增益放大的特殊相机，它可以极大提高相机的成像灵敏度。但是由于像增强器中起增益放大作用的微通道板（MCP）会极大的限制相机的分辨率，因此，目前市面上的像增强相机空间分辨率一般低于30lp/mm，这大大限制了很多有着较高分辨率要求的应用场景。今天，我们自豪地宣布，中智科仪的最新力作——TRC428高分辨率像增强相机即将面世。这款革命性的产品将带来卓越的空间分辨率、出色的性能表现以及无与伦比的可靠性，将满足您对高分辨率需求的一切期待。TRC428 高分辨率像增强相机搭载了全新的图像传感器芯片，分辨率高达3200x2200，单像素尺寸4.5um，为用户提供了前所未有的图像质量和分辨率，同时，我们集成了新一代的高空间分辨率、高量子效率、低噪声像增强器，且成功突破了高分辨率CMOS相机与增强器实现光纤锥耦合工艺的技术壁垒。这一突破性的技术提升使得相机的整机空间分辨率高达45lp/mm以上，重新定义了像增强型相机成像分辨率的标准。TRC428高分辨率像增强相机具有特点及优势：高空间分辨率：TRC428高分辨率像增强相机采用新一代高空间分辨率像增强器，以及3200x2200高分辨率CMOS图像传感器，利用4um芯径光纤面板将二者进行光学耦合，借助先进的耦合工艺，整机空间分辨率优于40lp/mm，为用户提供了极致的图像分辨率，使您能够捕捉到每一个细微的细节。TRC411相机（左）和TRC428相机（右）空间分辨率测试对比超短光学快门：TRC428高分辨率像增强相机可实现低至500ps的光学快门，可以以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声；针对瞬态吸收荧光光谱应用场景，可以实现更高的时间分辨率；针对门控拉曼光谱采集应用场景，抑制荧光和背景光能力更加卓越。特别适用于各种时间分辨成像以及超快过程探测。500ps光学门宽高时间同步精度：TRC428高分辨率像增强相机内置10皮秒精度的3通道同步时序控制器，可以进行相机与外部设备的高精度延迟和同步，无需额外的同步触发设备即可轻松实现多台设备之间的精准同步控制；各个通道可独立控制同步信号脉宽及延时，延迟精度高达10皮秒，通道间同步时间抖动小于35ps（RMS）。10ps延时精度高快门重复频率：TRC428高分辨率像增强相机快门工作重复频率可高达500kHz，可以更高效的实现高频信号采集；且支持片上积分（IOC）模式，一次CMOS曝光时间内可以支持更多次的“Burst”累积，这在可重复的弱信号采集应用中可有效提高信噪比。在激光诱导荧光光谱采集应用场景下，可以同步更高频率的激发光源，提高光谱信号激发和采集效率；在量子关联成像应用场景下，更高的快门工作频率可以适应更高的光子发生率，从而获取更丰富的成像信息，更快实现关联成像。片上积分（IOC）模式工作示意图方便易用的软件：TRC428高分辨率像增强相机的控制与操作可以完全兼容SmartCapture软件，功能丰富，方便易操作。SmartCapture软件界面及功能特点高分辨率像增强相机的以上特点和优势除了在成像应用领域为用户带来革命性的应用体验外，在门控光谱仪系统中也将发挥重要的优势。众所周知，探测器的分辨率对于光谱采集系统的光谱分辨率至关重要，但是在一些与时间分辨相关的光谱以及极弱单光子光谱信号采集系统中，单色仪需要配置具有门控功能的像增强相机做为探测器，从而实现时间分辨光谱和极弱单光子光谱信号采集测量。但是，像增强相机的低空间分辨率会极大限制光谱分辨率，相对于普通探测器，配置门控型像增强相机做为探测器的光谱仪分辨率将会降低约1.5倍左右（经验值）。高分辨率像增强相机的问世将在一定程度上解决这一问题。我们将TRC428高分辨率像增强相机与MS5204i光谱仪集成，形成一套纳秒门控光谱仪，利用这套门纳秒控光谱仪进行了极限光谱分辨率测试，并与集成了标准像增强相机的纳秒门控光谱仪测试结果进行了对比：结果如下：TRC428高分辨像增强相机，分辨率26.73pm@546.075nmTRC411像增强相机，分辨率35.64pm@546.075nm集成了TRC428高分辨率像增强相机的纳秒门控光谱仪，极限光谱分辨率可达26.73pm；但集成TRC411标准像增强相机的纳秒门控光谱仪，采用同样的光谱仪设置，对同样的光谱信号进行采集，能够达到的极限光谱分辨率仅为35.64pm。其他更多波长的光谱分辨率对比如下所示（不同波长对应的增益有所不同）：波长（nm）253.652365.015404.656435.833546.075579.066TRC411相机35.10pm40.50pm39.96pm32.40pm35.64pm39.69pmTRC428相机24.57pm23.63pm23.31pm25.92pm26.73pm28.35pm由以上对比数据可以看出，使用TRC428高分辨率像增强相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，相对于使用TRC411相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，在光谱分辨率上有30%以上的提升。配合更长焦距的单色仪，预期光谱分辨率可提升至10pm以内，可应用于等离子光谱以及同位素光谱分析等超高精度要求的应用场景。TRC428高分辨率像增强相机的推出标志着中智科仪对高分辨率成像技术的持续投入和创新。我们相信，TRC428将成为像增强相机行业内的新标杆，为用户提供前所未有的视觉体验和应用价值。同时，TRC428高分辨率像增强相机的问世也证实了像增强相机的空间分辨率有进一步提升的空间，中智科仪将继续努力，持续研发，推动像增强相机的空间分辨率进一步提升。

丹麦建议禁止含4类邻苯二甲酸盐的产品在市场投放，有关的公众谘询已于2011年9月16日展开。这4类邻苯二甲酸盐包括邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)及邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)。这些化学物主要用于聚氯乙烯作为软化剂，但其他塑料产品亦含有少量邻苯二甲酸盐，例如乳化剂、油漆及光漆。 　　丹麦提议禁止含有上述其中一种或以上邻苯二甲酸盐而含量以重量计超过0.1%的室内用品或可以直接接触皮肤或粘膜的产品在市场投放。 　　当局欢迎所有相关人士向欧洲化学品管理局提出意见，谘询期至2012年3月16日为止。该局辖下两个委员会将考虑公众提出的意见，并预期于2012年9月就上述4类邻苯二甲酸盐向欧洲委员会呈交意见书。其后，欧委会须决定是否根据《化学品注册、评估及许可规例》实施限制措施。 　　以下列出部分丹麦建议禁制的产品： 　　• 含邻苯二甲酸二异丁酯的儿童产品 　　• 电器及电子设备 　　• 纺织品 　　• 鞋履 　　• 用于室内的绝缘电线及作非密封用途的绝缘电缆 　　• 用于制造家具、手袋、公事包/手提箱和类似产品的涂层织物及薄膜/薄板，以及桌布、窗帘、浴帘和类似产品。 　　• 有泡棉底垫的地毯方块 　　• 水床垫及气垫床 　　• 游泳设备 　　• 供玩乐及健身用的平衡球 　　• 手柄含邻苯二甲酸盐的园艺工具。 　　室外电线和电缆的絶绿物料，以及手柄以外部分含邻苯二甲酸盐的园艺工具均不包括于建议清单内。 　　据称，上述4类邻苯二甲酸盐均能影响人类生殖能力。这些化学物广泛用于消费品内，已引起外界关注。邻苯二甲酸盐亦会影响睾丸功能及影响人类发育期的性别分化。丹麦提供的资料指出，人体可透过呼吸(室内空气)、摄取(透过食物及吮吸塑料等方式)、粘膜或真皮接触，摄入邻苯二甲酸盐。 　　丹麦认为，人类接触上述4类邻苯二甲酸盐会对健康构成严重影响及风险，欧盟必须采取措施防止产品使用邻苯二甲酸酯及投放到市场，并要求在欧盟各国实行。 　　无论欧委会最终决定是否向含邻苯二甲酸盐的产品实施限制，丹麦已表明计划推行限制措施。 　　虽然公众谘询期于2012年12月16日才完结，但欧洲化学品管理局欢迎相关人士在2011年12月16日前发表意见。丹麦的建议报告(逾500页)可到以下网址下载：http://echa.europa.eu/doc/restrictions/restriction_report_phthalates.pdf。

英国和新加坡科学家携手推出一种非侵入性光学测量方法，检测纳米物体位置时达到原子级分辨率，比传统显微镜高出数千倍。最新研究使科学家能以十亿分之一米的比例表征系统或现象，开辟了皮光子学研究新领域，也为其他领域研究提供了令人兴奋的新可能性。相关研究论文刊发于最新一期《自然材料学》杂志。　　光学成像和计量技术是生物医学和纳米技术研究领域的关键工具。最新研究负责人之一、南安普敦大学尼古拉哲鲁德夫指出，自19世纪以来，提高显微镜空间分辨率一直是一大趋势，科学家们的梦想是开发出能够用光探测原子级事件的技术。　　在最新实验中，哲鲁德夫团队通过收集波长为488纳米的拓扑结构光，散射在17微米长、200纳米宽的悬浮纳米线上的衍射图案的单次拍摄图像，展示了原子尺度的计量学。　　随后，他们在纳米线被放置在301个不同位置时出现的散射图案的单次拍摄图像数据集上，训练了一种深度学习算法。经过训练，该算法可根据团队传感器记录的散射光模式来预测给定纳米线的位置。　　在该团队的原理验证实验中，他们的光学定位计量方法表现非常好，以92皮米的亚原子精度解析了悬浮纳米线的位置。

作者：张行勇 严涛 来源：中国科学报近日，由中国科学院超快诊断技术重点实验室分幅成像团队缑永胜副研究员负责的时间放大分幅相机，成功在中国工程物理研究院激光聚变研究中心神光-III原型装置上完成激光打靶实验，在国内首次获得了时间分辨率优于10ps（1皮秒=1-12秒）的激光内爆图像，为激光聚变过程精细化测量奠定了基础。时间放大分幅相机系统。 激光内爆图像。 图片均由西安光机所条纹相机工程中心提供该团队持续聚焦超快分幅成像技术，历经10年的的不懈攻关，终于攻克宽束电子光学调制、电子脉冲时间放大和宽谱电子聚焦等多项关键技术，研制成功时间放大分幅相机。他们将分幅相机时间分辨极限从60ps提高至5ps，空间分辨率优于20lp/mm（lp/mm是line-pairs/mm即每毫米线对，常用于表示镜头分辨率的单位，指成像平面1mm间距内能分辨开的黑白相间的线条对数）。据了解，这也是我国目前已实现工程化应用的最高时间分辨率分幅相机，对推动分幅成像技术发展和超快诊断技术发展具有重要意义。 该项研究获得中国科学院超快诊断技术重点实验室基金、中国科学院科研仪器设备研制项目、西安光机所自主部署项目和西部青年学者等项目的大力支持。

p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 使用显微镜，是为了实现人力所不能及的事情。显微镜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。为了看到更精细的生命体精细结构，研究人员对显微镜技术更高分辨率的追求从未停止。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 早在19世纪初，John Herschel和George Airy分别提出，点光源通过理想透镜成像时，由于衍射而在焦点处形成的光斑。这种中央明亮、周围有一组较弱的明暗相间同心环状条纹的光斑，在第一暗环以内的的中央亮斑称作艾里斑，在数学中通常用点扩散函数PSF来表示 sup [1,2] /sup 。如图所示，当两点之间的距离大于埃里斑时，才能被解析出来，可以被解析的最小距离即为分辨率。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 德国物理学家Ernst Abbe在此基础上提出了分辨率的解析方程Angular Resolusion，可以用来描述人眼、相机、物镜等一系列成像设备的解析能力。他将这个假说应用的物镜上第一次提出了物镜的数值孔径（NA）的概念，并在1873年提出了决定物镜分辨率的方程 sup [3] /sup 。1896年，Lord Rayleigh对这个方程做了z轴的测算 sup [4] /sup 。具体如下： /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 其中d代表分辨率，表示可以解析的两点之间最小距离；λ代表入射光波长；NA即为数值孔径，由光的最大入射夹角决定。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 314px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/f54bf352-44d0-429f-b2b1-df42d4702fbf.jpg" title=" 图片1.png" alt=" 图片1.png" width=" 450" height=" 314" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " 图1：（a）埃里斑示意图，中央明亮、周围有一组较弱的明暗相间同心环状条纹的光斑。（b）可以解析的两个相邻埃里斑。（c）无法解析的两个相邻埃里斑。（图片来源于网络） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 因此，20世纪的显微镜生产商们主要通过提高物镜的数值孔径来提高物镜的分辨率。 span style=" text-indent: 2em " 但是，由于衍射的存在数值孔径的提高是有极限的，衍射极限限制了系统的分辨率。 /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 极限是用来打破的 /strong /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 几十年以来，研究者们采取了不同策略进一步了提高显微镜的分辨率。 有一些尽在衍射极限之外适度地提高了分辨率，比如共聚焦成像时采用更小的针孔大小、借助于反卷积或者神经网络算法 sup [5,6] /sup 、4Pi显微镜 sup [7] /sup 和结构光照明显微镜技术 sup [8] /sup 等等，这些技术不需要特殊制样，分辨率提升一般在2倍左右（100-150nm）。除此之外，还有另外两种被称为Nanoscopy的超高显微技术：一类是采用受激辐射或其他方法对发射光PSF进行擦除的确定性超高分辨率显微镜，如STED、GSD、RESOLFT和SSIM等 sup [9,10] /sup ；另一类是基于荧光分子随机定位的超分辨技术，使得相邻的荧光分子在不同时间发光，从而将它们分辨开来，如STORM、PALM、PAINT、dSTORM等等 sup [11,12] /sup 。这两类技术都可以将显微镜的成像分辨率推进到100nm以内，相较于荧光分子定位技术而言，第一类技术对生物制样要求相对容易，因此在常规生物实验室研究中应用更加广泛。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 常用商业化超高显微技术 /strong /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 随着技术的发展，硬件和软件都更趋于稳定，超高分辨显微技术也有了越来越多的商业化产品。由于成像技术和成像需求的多元化，根据成像需求和样品特点来选择合适的超高分辨率显微镜技术对用户来说相当重要。在此，我们针对几类常见超高分辨显微镜技术在生命科学领域中应用做简要介绍。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " strong （1）反卷积计算技术 /strong /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 这是一类最早走进生物学应用的超高分辨率技术，它主要基于图像计算。只要有光线传播就存在卷积现象，在光学成像过程中也是如此。一般来说显微镜成像中的信号模糊主要受卷积和噪音两方面因素影响。因此，采用适合的采样方式和去卷积算法可以很大程度上提高图像的分辨率和信噪比。这类技术对物镜的品质要求较高，需要物镜的PSF参数达到可以计算的标准才能有比较好的效果；另外，传统的去卷积技术也对成像的像素点密度有所要求，需要参考Nyquist定律来判断采样频率是否达到需求。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " & nbsp /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/f50ef5b2-747b-4812-a935-f525916de89f.jpg" title=" 图2.png" alt=" 图2.png" / /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " 图2.& nbsp （a）PSF在成像过程中的影响。（b）荧光显微镜图片去卷积前（右）和后（左） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " （图像来源于网站） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 目前市场上此类产品主要分为两类，一类是反卷积显微镜，另一类是单独的反卷积软件。一般来说，反卷积显微镜是基于宽场荧光显微镜设计的自动化成像系统，综合考虑了特定物镜的PSF、采样频率和相对应的反卷积算法，因此成像速度快、操作简单。而单独的去卷积软件需要用户了解该图像处理方法对样品、物镜和采样方式的要求，并匹配合适的分析方法。虽然操作有一定的门槛，但是这类软件针对的显微镜种类较多，从荧光显微镜到共聚焦乃至超高分辨率显微镜都有相应的算法，一般成像技术都可以通过去卷积算法进一步提高分辨率。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " strong （2）基于共聚焦的超高技术 /strong /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 针孔（Phinhole）是激光共聚焦显微镜成像中的必要组件，在共聚焦成像中通过针孔来去掉焦平面以外的杂散光，从而实现层扫的效果。而针孔的大小除了影响层扫的厚度之外还影响成像的分辨率。当针孔缩小时，层扫厚度变薄、xy和z轴分辨率提高（PSF减小）、可检测的信号减少。我们可以使用较小的针孔大小（0.5AU）和去卷积技术结合得到分辨率和信噪比较高的图像。 span style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 473px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6ba2022e-1146-4803-bb6b-fd8a05e3dd23.jpg" title=" 图片2.png" alt=" 图片2.png" width=" 550" height=" 473" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " 图3.& nbsp 共聚焦侧向分辨率与针孔大小的关系。在针孔小于1AU的情况下，针孔越小分辨率越高。（图片来源于网络） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 由于上述方法在实际使用时会大大降低光效率，无法对较弱信号实现超高分辨率成像。近几年来，基于这种分辨率提高方式也有两类商业化产品推出，一是基于阵列检测器的Airyscan技术，它利用带有32 个同心排列的检测元件一次性采集1.25 AU的信号。单个检测元件可以检测0.2AU左右的信号，在针孔变小和点结构光运算的基础上，成像分辨率和灵敏度都得到了明显地提高。另一种是基于转盘共聚焦的超高成像技术，以yokogawa的为例，这种技术并通过光学变倍达到针孔信号扩束的效果并采用点结构光运算，提高分辨率。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/b38871c2-288c-4a52-9dfb-268d2f546adf.jpg" title=" 图片3.png" alt=" 图片3.png" / /p p br/ /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-align: center text-indent: 0em " 图4. （a）Airyscan检测器示意图[13]。（b）Sora转盘共聚焦示意图。 br/ （右图来源于网络） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 这两种技术总体上来说分辨率相当，在120-150nm左右，去卷积处理后都可以进一步改善图像分辨率和信噪比；相较而言，Airyscan对弱信号更加灵敏，而基于Sora等技术的成像速度更快。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " strong （3）基于结构光照明的超高技术 /strong /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 1995年，早在SIM的概念提出之前，Guerra便通过光栅旋转的方式得到了更高分辨率的图像，随后的研究发现通过类似照明手段和傅立叶变换的方法可以收集到观察区域外的频域信号从而能够重构出更高分辨率的图像。这种光学成像技术近年来发展迅速，目前已经有更多的照明方式和相应算法出现，而这种成像方式也融合到多种成像技术中用以提高成像的效果，可以提高荧光显微镜、全内反射显微镜、光片显微镜等成像技术的分辨率。 span style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 257px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/7109771f-658b-4344-8c6b-c0cd3f924fea.jpg" title=" 图片4.png" alt=" 图片4.png" width=" 550" height=" 257" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " 图5.& nbsp 光栅式结构光照明荧光显微镜技术重构示意图。（a）宽场荧光显微镜成像结果。（b）结构光照明成像结果，箭头部分指的是高频信息。（c）经过获取不同格栅位置的图像计算得出七个不同组分的高频信息。（d）将七组分拟合得到包含高频信息的高分辨率图像。（图像来源于网络） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 目前商用的SIM技术主要集中在荧光显微镜和全内反射显微镜，分辨率为100-120nm之间，对样品折射率和样品厚度有一定的要求，广泛应用于活细胞成像中。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " strong （4）基于受激辐射损耗的超高技术 /strong /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 除了前面提到的缩小针孔之外，使用受激辐射的方法将埃里斑变小也可以进一步地提高分辨率，这种方法也被称为受激发射损耗（STimulated Emission Depletion，STED）显微镜。受激辐射，即处于激发态的发光原子在恰好是原子两能级能量差的外来辐射场的作用下，发出与外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全相同的光子的现象。由于这种现象造成原荧光发射波段信号被擦除的效果，甜甜圈形状的同心圆受激辐射光使得荧光光斑变小，从而进一步得提高了分辨率。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 179px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/a73facd6-7365-4a21-850a-29e376cf2f9a.jpg" title=" 图片5.png" alt=" 图片5.png" width=" 550" height=" 179" border=" 0" vspace=" 0" / span style=" text-indent: 0em " & nbsp /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: center " 图6.& nbsp STED成像方式示意图。（a）STED成像中用于激发光的光斑。（b）STED成像中用于受激辐射的光斑。（c）实际成像过程中的光斑。（图像来源于网络） /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 十几年以来，这种成像技术发展迅速，cwSTED、gated STED、3d STED、MINFLUX等技术的出现，使得STED成像光漂白更小、3D成像效果更好也更加易用。相较于Airyscan和Sora技术，STED样品的优化对于成像效果影响明显。结合去卷积算法，一般生物组织样品的分辨率可以达到40-60nm。但是，STED样品经常需要对荧光探针和制样方法进行优化，尤其在进行多通道成像和Z-stack成像时。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 结语 /strong /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 结合平时的应用，针对生物组织样品成像中常见的几种商业化超高分辨率技术做了简要综述。超高分辨率技术发展迅速、种类繁多，每一种超高成像技术都有明显的优势和短板，因此针对不同的应用目的做出相应的选择对于用户而言非常重要[14]。希望此次分享，能够为其他用户提供参考。 /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " strong span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " 参考文献： /span /strong /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " [1] Herschel, J. 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Three-dimensional super-resolution high-throughput imaging by structured illumination STED microscopy. Optics express, 26(16), 20920-20928. /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " [11] Rust, M. J., Bates, M., & amp Zhuang, X. (2006). Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM).& nbsp Nature methods,& nbsp 3(10), 793-796. /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " [12] Betzig, E., Patterson, G. H., Sougrat, R., Lindwasser, O. W., Olenych, S., Bonifacino, J. S., ... & amp Hess, H. F. (2006). Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution.& nbsp Science,& nbsp 313(5793), 1642-1645. /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " [13] Huff, J. (2015). The Airyscan detector from ZEISS: confocal imaging with improved signal-to-noise ratio and super-resolution.& nbsp Nature methods,& nbsp 12(12), i-ii. /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " [14] Schermelleh, L., Ferrand, A., Huser, T., Eggeling, C., Sauer, M., Biehlmaier, O., & amp Drummen, G. P. (2019). Super-resolution microscopy demystified.& nbsp Nature cell biology,& nbsp 21(1), 72-84. /span /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 0em text-align: right " 作者：李晓明 上海科技大学生命科学分子影像平台 /p p br/ /p

1.透射电镜（TEM）成像挑战透射电镜高分辨成像是新材料结构研究不可或缺的技术之一，尤其是发展得欣欣向荣的二维材料界， 得益于它们易于剥离或者生长成薄膜的性质， TEM在二维材料成像上可谓所向披靡。近年来二位聚合物是潜力无限的新兴二维材料，我们可以用乐高来想象二维聚合物，不同的积木结构（单体monomers）通过在水和气体界面聚合搭出一个二维的网格，每层网格之间再通过范德华力结合。各式单体带来了材料结构和性能的无限可能[1]，与此同时结构的解析是发展新二位聚合物过程中不可或缺的一环。在TEM的成像的过程中，高速电子如同密集的子弹穿透研究材料，和材料进行碰撞并传递能量，一方面电子携带了结构的信息，同时这种强力轰击又破坏了材料的结构，连锁反应导致大面积的积木的轰然倒塌。这意味着我们只能用非常少量的电子来获得结构信息，否则材料就会被打乱成无序状态。然而电子少信息也少，只能得到低清的图像，缺乏高清细节。因此TEM表征二维聚合物以及所有对电子轰击敏感的材料是电镜领域的一大挑战。图1，辐照损伤黑魔法（图1左作者 J. S. Pailly, 来源， 中右来源：depositphotos）2.优化电压，突破2 埃[2]！乌尔姆大学的Kaiser教授电镜组的研究人员梁宝坤和戚浩远博士接受了这个挑战。重要的第一步，就是研究如何降低电子对于材料的损伤。进而提高成像的分辨率，看到二维聚合物里前所未见的细节。在TEM中，电子发射的速度是影响着电子对材料杀伤力的重要条件之一。研究人员在高分辨成像使用的电压范围内 （80-300 kV）， 通过电子衍射量化测量了二维聚亚胺能收受的总最大电子轰击量。然而这里我们需要注意的是，由于电子和材料结构相比如此微小，不少电子在分子积木搭建的二维结构间隙中穿过，因此使用的电子总量高并不代表能获得更多结构信息，我们还需要得到其中递信息的电子的比例。在图表中，可以看到这两个变量相对电压有着相反的变化趋势。结合两个变量，我们得到电子利用的最高效率在120 kV 达到顶峰。图2 二维聚亚胺结构图示。材料可承受电子量，结构信息比例和电子利用效率不同电压的量化分析。最优电压和相差矫正的强强联手，研究人员终于看到了高清版的二维聚亚胺结构，成像分辨率首次达到了2 埃以内，细节历历在目！图3 2D-PI-BPDA 和2D-PI-DhTPA的高分辨图像以及图像模拟。FFT显示出图像分辨率突破 2 埃。3.首次呈现间隙缺陷表活引导的界面二维聚合物合成方法，实现了晶圆尺寸级别的高结晶度的薄膜自下而上的生长[3][4]。样品晶区之间的晶界结构以及晶体缺陷材料非常重要的特征。通过优化TEM成像条件，清晰的视野使更多结构细节得以浮现，二维聚亚胺的单体卟啉中心4埃直径的孔道清晰可见。然而在某些区域，图像上的‘异象‘让研究者一时以为自己眼花了。2D-PI-BPDA 的孔洞的四个角出现神秘亮点，2D-PI-DhTPA里发现的则是半月形的弧线。通过文献分析和密度泛函（DFTB）的计算的帮助，终于解密了这些神奇的图案来自于卟啉分子在规整的二位聚合物网格中形成的间隙缺陷。研究人员解释这种缺陷产生的动力来自于被酸性环境质子化之后带正电荷的分子间产生的静电排斥作用。就如同乐高积木上突然长出了一些新的凸起点，导致它们无法完美堆叠在一起。然而当他们扭转或者平移之后，对抗解除，就可以继续堆叠，从而构成了类似统计模型中展示的结构。图4 2D-PI-BPDA 和2D-PI-DhTPA的间隙缺陷图，DFTB计算结构以及图像模拟。4.分辨单体侧边官能团得益于分辨的提高，单体侧边的官能团能够被直接分辨。单体DhTPA 的苯环上2，5对位各链接了一个氢氧根，研究人员通过对比图像上单体宽度的半峰宽惊喜地发现在目前in-focus成像条件下，官能团的氢氧根侧链能被轻松分辨。这对理解二维聚合物的通道环境对材料性质的影响有重要意义。图5 2D-PI-BPDA 和2D-PI-DhTPA 链接单体的结构，以及其高分辨图像宽度测量。5.应用展望研究人员继续对半无序状态下的亚胺进行了成像和分析， 从图可见，原本六边形的网格结构被许多五边和七边的结构取代。为了量化分析，研究人员利用了神经网络的方法来分析结构中多边形的配比，以及单体间距的长短角度。这个新工具可以帮助电镜研究人员进一步提高数据分析的效率，跨学科联合，事半功倍。图6 a-PI 高分辨成像以及神经网络图片分析结果。参考文献:[1] Feng X and Schlüter A D 2018 Towards Macroscopic Crystalline 2D Polymers Angew. Chemie - Int. Ed.5713748–63[2] Liang B, Zhang Y, Leist C, Ou Z, Položij M, Wang Z, Mücke D, Dong R, Zheng Z, Heine T, Feng X, Kaiser U and Qi H 2022 Optimal acceleration voltage for near-atomic resolution imaging of layer-stacked 2D polymer thin films Submitted[3] Ou Z, Liang B, Liang Z, Tan F, Dong X, Gong L, Zhao P, Wang H, Zou Y, Xia Y, Chen X, Liu W, Qi H, Kaiser U and Zheng Z 2022 Oriented growth of thin films of covalent organic frameworks with large single-crystalline domains on the water surfac J. Am. Chem. Soc.[4] Sahabudeen H, Qi H, Glatz B A, Tranca D, Dong R, Hou Y, Zhang T, Kuttner C, Lehnert T, Seifert G, Kaiser U and Fery A 2016 Wafer-sized multifunctional polyimine-based two-dimensional conjugated polymers with high mechanical stiffness Hafeesudeen Nat. Commun.71–8

特邀：华南理工大学生物科学与工程学院周婷课题组课程组简介：周婷副教授于2012年入职华南理工大学生物科学与工程学院，学术研究领域聚焦于手性药物分析、手性药物立体选择性代谢及手性转化研究、代谢组学、脂质组学、生物样品前处理-色谱质谱联用等系统的研发。目前已在《Analytical Chemistry》，《Journal of Chromatography A》等杂志发表近40篇论文。导读超临界流体萃取-超临界流体色谱（SFE-SFC）系统因使用二氧化碳（CO2）作为溶剂，具有价格低廉、无毒和临界点易于实现的优点。但为了提高萃取效率，需要提高SFE的萃取溶剂强度，当这些溶剂被转移到SFC时，又会引起弱保留物质的峰展宽。为此，岛津和华南理工大学生物科学与工程学院周婷老师课题组合作，创新性的开发了变压聚焦超临界流体选择性萃取色谱方法（PCF-SFSEC），该法拥有选择性萃取、变压聚焦两大亮点，可以分析水性基质，并且允许大体积进样分析，有效地解决了峰展宽和灵敏度损失的问题。此外该方法不需要对仪器硬件部分进行任何改造，可与三重四极杆和飞行时间质谱联用，实现对于少量体积的复杂样品中的痕量目标物的在线分析。该结果发表在了分析化学领域影响力最高的期刊《Analytical Chemistry》上。岛津在线SFE-SFC联用系统（Nexera UC系统）摘要译文：样品制备与色谱的在线耦合技术是分析化学中的前沿课题，因为它最小化了样品损失引起的误差，缩短了分析时间，并减少了溶剂消耗。本研究开发了一种在线压力变化聚焦超临界流体选择性萃取色谱（PCF-SFSEC）技术，仅使用微升规模的样品即可在一次运行中实现萃取、纯化、分离和检测。压力变化聚焦策略通过降低超临界流体的溶解能力实现了柱头堆叠，从而能够将萃取剂大量引入超临界流体色谱，而不会导致峰展宽或失真。所有提取物都可以直接引入色谱系统，而无需分流。基于超临界流体选择性萃取（SFSE）策略，吸附剂去除了样品中的干扰和水分，有效地减轻了基质效应，实现了直接水样品分析。通过对大鼠血浆中22种手性药物的对映选择性分析，证明了在线PCF-SFSEC的有效性，这些药物涵盖了八类具有不同药理作用的药物。整个分析耗时25分钟，仅消耗5μL样品。PCF-SFSEC中的所有分析物都获得了分辨率高于1.0的尖锐和对称的峰，86%的分析物的分辨率高于1.5。定量限（LOQ）范围为0.0600至32.1μg/L。回收率在75.8&minus 117.2%的范围内。此外，与传统方法相比，开发的方法获得了更令人满意的重复性，并显著降低了基质效应。新建立的在线PCF-SFSEC技术被认为是复杂样品手性分析的绿色和有力工具。两处创新 解决难题变压聚焦在传统的SFE-SFC中，由于萃取物的引入量过大，使用SFE-SFC分析弱保留分析物时，峰展宽和失真非常明显，当使用高比例强改性剂时，问题更为严重。为了解决这个问题，通常需要一种分流策略来减少引入SFC的萃取物量，但同时也导致样品大量损失，从而降低了灵敏度和重复性。PCF-SFSEC创新性地引入变压聚焦（pressure change focusing, PCF）技术：因CO2的溶解能力与其密度成正比，密度受系统压力的影响，因此通过调节CO2的压力从而改变其溶解能力来实现分析物在柱头的堆积。系统压力越低，CO2的溶解力越弱，萃取物中的分析物在上样过程中的扩散急剧减少，反而聚焦在色谱柱头，当萃取物引入完成后，提高压力重新形成超临界流体CO2进行高效分离，因此能够获得尖锐对称的峰。此过程中无需分流，因此灵敏度和重复性得到保障。应用PCF技术（A）和传统无PCF技术（B）的样品装载过程示意图选择性萃取在分析复杂生物样品时，SFE往往缺乏选择性，因而基质效应比传统液-液萃取方法更显著，此外由于超临界CO2与水之间的不兼容性，导致SFE无法直接分析水性样品。受到分散固相萃取技术的启发，我们在萃取罐内引入吸附剂，用来吸附杂质和脱水，有效地富集了分析物。选择性吸附示意图成果展示 多种手性药物的分析将开发的PCF-SFSEC应用于血浆中22种手性药物的分析，并与传统在线方法进行比较，展现出显著优势：优势一：显著减少峰展宽PCF-SFSEC有效减少了大量萃取剂导致的分析物在色谱柱中的扩散现象，无需分流便可获得清晰对称的色谱峰，而在常规SFE-SFC中有50%的手性药物表现出明显的谱带展宽，并且分离度与之相比也稍显逊色。在线PCF-SFSEC系统（A）和传统在线SFE-SFC系统（B）目标物色谱图优势二：基质效应明显减少 选择AI2O3作为吸附剂，如图所示，对于第一个洗脱的对映异构体，22种手性药物中有17种在PCF-SFSEC中的基质效应低于SFE-SFC。此外，在新系统下22种手性药物中有18种表现出轻微的基质效应（-30至30%），3种手性药物表现出中等基质效应（-60至-30%和30至60%），只有一种手性药物表现出强基质效应（-60%和60%）。相比之下，13种手性药物在在线SFE-SFC中具有中度和强烈的基质效应，这充分验证了PCF-SFSEC在去除干扰方面的有效性。PCF-SFSEC（红色）和传统SFE-SFC（黑色）洗脱的第一个异构体的基质效应优势三：无需分流，显著提高灵敏度PCF策略允许将所有的萃取物引入色谱柱中分析，减少了样品损失，使得灵敏度提高，那么效果如何呢？我们将本研究中的样品消耗量与文献中在线手性分离方法进行了比较。如表1所示，PCF-SFSEC和以前的在线手性分离方法均获得了µ g/L水平的定量限，但相比之下，先前研究中使用的样品量（20–100 µ L）却是本研究（5 µ L）的4–20倍。在线手性分离方法对比专家心声华南理工大学生物科学与工程学院，周婷副教授华南理工大学生物科学与工程学院周婷副教授表示，岛津的SFE-SFC系统（Nexera-UC）是一个强有力的分析工具。本文介绍的PCF-SFSEC技术正是基于该系统原有强大硬件和功能的基础上，做方法设置上的创新优化，最后得到的结果优异，并发表在《Analytical Chemistry》上，证明Nexera-UC系统结合PCF-SFSEC技术，开拓了SFC领域的又一较大的发展空间，具有广泛的应用前景。撰稿人：钟启升参考文献：Jieqing Feng, etc., Anal. Chem. 2022, 94(46), 16222-16230.本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。如需深入了解更多细节，欢迎联系津博士 sshqll@shimadzu.com.cn

教科书上的化学反应均以单分子形式进行概念描述，但实验中得到的却是大量分子的平均结果。一瓶380毫升的水，约含有10的25次方个水分子，投入金属钠会产生激烈的反应。不妨试想，宏观可见的化学现象，具体到单个分子是怎样的表现?　　单分子实验是从本质出发解决许多基础科学问题的重要途径之一。近年来，虽已有单分子荧光显微镜技术，冷冻单分子电镜技术等诺贝尔奖级别的成果问世，观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应仍是科学家面对的长期挑战。　　8月11日，浙江大学化学系冯建东研究员团队在国际顶级期刊《自然》发表封面文章。浙大团队以电致化学发光反应为研究对象，发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。该技术可实现更清晰的微观结构和细胞图像，在化学成像和生物成像领域具有重要应用价值。　　捕获分子发光信号 1秒内连拍上千张图片　　电致化学发光，是指具有发光活性的物质在电极表面通过化学反应实现发光的形式，可令分子产生光信号，在体外免疫诊断、成像分析等领域已有应用。　　“在溶液体系还难以开展单分子化学反应的直接光学捕捉。”冯建东介绍，单分子化学反应伴随的光、电、磁信号变化非常微弱，而且化学反应过程和位置具有随机性，很难控制和追踪。　　如何实现微弱乃至单分子水平电致化学发光信号的测量和成像?如何在电致化学发光成像领域实现突破光学衍射极限的超高时空分辨率成像，即超分辨电致化学发光成像?3年来，冯建东团队致力于这两大难题的研究，通过联用自制的具有皮安水平电流检出能力的电化学测量系统以及宽场超分辨光学显微镜，搭建了一套高效的电致化学发光控制、测量和成像系统。　　“团队通过搭建灵敏的探测系统，将电压施加、电流测量、光学成像同步起来，通过时空孤立捕获到了单分子反应后产生的发光信号。” 论文第一作者、浙大化学系博士生董金润介绍。　　从空间上，研究团队通过不断稀释，控制溶液中的分子浓度实现单分子空间隔离。时间上，通过快速照片采集，最快在1秒内拍摄1300张，消除邻近分子间的相互干扰。　　利用这套光电控制和测量平台，团队首次实现单分子电致化学发光信号的空间成像，其成像特点在于无需借助外界光源，可在暗室操作。　　多重曝光合成叠加 实现纳米级超高分辨率　　现如今，传统光学显微镜在数百纳米以上的尺度工作，而高分辨电镜和扫描探针显微镜则可以揭示原子尺度。“但能够用于原位、动态和溶液体系观测几个纳米到上百纳米这一尺度范围的技术非常有限。”冯建东提到，主要在于受到光的衍射极限限制，光学成像分辨力不足，即相邻很近的两个点难以分辨。　　为此，冯建东团队在获取单分子信号图像基础上，着手研究电致化学发光的超分辨成像。受到超分辨荧光显微镜技术的启发，研究团队利用通过空间分子反应定位的光学重构方法进行成像。　　“好比人们夜晚抬头看星星，可以通过星星的‘闪烁’将离得很近的两颗星星区分开一样。”冯建东介绍，技术原理即通过空间上的发光位置定位，再把每一帧孤立分子反应位置信息叠加起来，就能构建出化学反应位点的“星座”。　　为验证这一成像方法的可行性以及定位算法的准确性，研究团队通过精密加工的方法，在电极表面制造了一个条纹图案作为已知成像模板，并进行对比成像，条纹间隔为几百个纳米。　　记者看到，该微纳结构的单分子电致化学发光成像与电镜成像结果高度吻合。而且，单分子电致化学发光成像将传统上数百纳米的电致化学发光显微成像空间分辨率提升到了前所未有的24纳米。　　研究团队进而将该成像技术应用于生物细胞显微成像，以细胞的基质黏附为对象，对其进行单分子电致化学发光成像，观察其随时间的动态变化，成像结果与荧光超分辨成像可关联对比，其分辨率也可与荧光超分辨成像相媲美。　　“相比于荧光成像技术，电致化学发光成像不需要对细胞结构做标记，意味着不易影响细胞状态，对细胞可能是潜在友好的。”冯建东表示，未来，这项显微镜技术将作为一项研究工具，在单分子水平揭示更多化学奥秘，也有助于揭示更为清晰的生物结构和看清生命基本单位细胞如何工作。

显微镜一直是生物学研究中的重要工具，随着技术的发展显微镜的分辨率在不断提高。最新的超高分辨率显微镜已经达到了超越衍射极限的分辨率。现在MIT的研究团队通过另一种巧妙的方式达到了同样的目的。 　　研究人员并没有在显微镜上下功夫，而是从组织样本下手，利用一种吸水膨胀的聚合物将组织样本整体放大。这种方法非常简单成本也很低，能用普通共聚焦显微镜达到超越200nm的分辨率。这项发表在Science上的成果，能使更多科学家接触到超高分辨率成像。 　　&ldquo 你在常规显微镜下就可以实现超高分辨率成像，不需要购买新设备，&rdquo 文章的资深作者，MIT的副教授Ed Boyden说，Fei Chen和Paul Tillberg是这篇文章的第一作者。 　　物理放大 　　衍射极限曾经是光学显微镜的最大障碍之一，使其分辨率无法突破200nm，然而这个尺度恰恰是生物学家最感兴趣的。为了克服这个问题，科学家们开发了超高分辨率显微技术，该技术获得了去年的诺贝尔化学奖。 　　然而，超高分辨率显微镜最适合用于薄样本，成像大样本的时间比较长。&ldquo 如果想要分析大脑，或者理解肿瘤转移中的癌细胞，或者研究攻击自身的免疫细胞，你需要在高分辨率水平上观察大块的组织，&rdquo Boyden说。 　　为了使组织样本更容易成像，研究人员使用了聚丙烯酸盐制成的凝胶，这是一种高度吸水的材料，通常用于尿不湿中。 　　研究人员首先用抗体标记想要研究的细胞组分或蛋白，这种抗体不仅连有荧光染料，还能够将染料连到聚丙烯酸盐上。研究人员向样本添加聚丙烯酸盐并使其形成凝胶，然后消化掉起连接作用的蛋白，允许样本均匀膨胀。样本遇到无盐的水之后膨胀了100倍，但荧光标记在整个组织中的定位并没有改变。 　　人们一般用普通共聚焦显微镜进行荧光成像，不过它的分辨率只能达到几百纳米。研究人员通过放大样本，用共聚焦显微镜达到了70nm的分辨率。&ldquo 这种膨胀显微技术能够很好的整合到实验室已有的显微系统中，&rdquo Chen补充道。 　　大样本 　　MIT的研究团队用这种膨胀显微技术，在常规共聚焦显微镜下成像了500× 200× 100微米的大脑组织切片。而其他超高分辨率技术难以成像这么大的样本。 　　&ldquo 其他技术目前可以达到更高的分辨率，但使用起来比较难也比较慢，&rdquo Tillberg说。&ldquo 我们这个方法的优势在于，使用简单而且支持大样本。&rdquo 　　研究人员认为，这一技术对于研究大脑的神经连接非常有用。Boyden的团队将注意力放在大脑研究上，不过这一技术同样适用于肿瘤转移、肿瘤血管生成、自身免疫疾病等研究。

在探索宇宙奥秘和理解地球环境的过程中，光谱分辨率扮演着至关重要的角色。它不仅是科学家们洞察物质世界的一扇窗，更是现代遥感技术中不可或缺的一部分。今天，就让我们一起走进光谱分辨率的世界，揭开它神秘的面纱。光谱分辨率是什么？光谱分辨率是指光谱分析仪可分辨出的最小波长间隔，也是其最小可分辨精度，通常以纳米（nm）或波数（cm-1）表示。例如光谱分辨率为1nm,代表设备可分辨出300以及301nm的光。在同一波谱范围内，分的越细，波段越多，光谱分辨率越高，例如1500nm的光波,可被分为300个波段，光谱分辨率为5nm,也可分为150个波段，光谱分辨率为10nm,越高的光谱分辨率可更容易区分和识别目标性质和组成成分。光谱分辨率的度量方式半峰全宽（Full width at half maximum）英文简称FWHM，也称作半高全宽、或半高宽、半波宽。指达到光谱峰高一半处的光谱宽度。如下图如何提高光谱分辨率呢？光谱分辨率受到多种因素的影响，主要包括：1. 光谱仪的光学系统：包括光栅、透镜、滤光片等，它们的性能直接影响到光谱分辨率。2. 探测器的性能：探测器的灵敏度、噪声水平和响应速度等都会影响光谱分辨率。3. 光源的稳定性：光源的稳定性对光谱分辨率有重要影响，光源的波动会导致光谱线的移动，从而影响分辨率。4. 环境因素：如温度、湿度等环境因素的变化也可能对光谱分辨率产生影响。光谱分辨率对我们有什么意义呢？光谱分辨率在科学研究和工业应用中具有广泛的应用，包括：1. 化学分析：高光谱分辨率的光谱仪可以用于化学物质的定性和定量分析。2. 环境监测：通过分析大气中的光谱线，可以监测大气成分的变化。3. 天文学：在天文学中，光谱分辨率对于研究恒星和行星的化学成分至关重要。4. 材料科学：光谱分辨率可以用来研究材料的光学特性，如反射率、透射率等。总之，光谱分辨率是一种重要的光学参数，用于描述光谱仪器的分辨能力。通过了解光谱分辨率的概念、测量方法和影响因素，可以更好地选择和使用光谱仪器，为各种科学研究和实际应用提供更准确、可靠的数据和结果。北京鉴知技术有限公司，简称“鉴知技术”， 是一家以光谱检测技术为核心的专业公司，产品已广泛应用于缉私缉毒、液体安检、食品安全、药品检测等诸多领域，公司致力于为客户提供更先进的产品和更快捷的物质识别方案。