多模光学成像

大家好！我们非常高兴地宣布，振电（苏州）医疗科技有限公司的多模态非线性光学成像系统UltraView成功交付给了厦门大学。此次交付包括讲座和上机培训，反馈非常良好。讲座由公司CEO、北京航空航天大学特聘教授王璞亲自主讲，他向厦门大学的科研团队介绍了UltraView的技术特点和优势，现场进行了热烈的提问和交流。在场的学者们纷纷表示，通过此次讲座，他们对多模态非线性光学成像技术有了更深刻的认识，对UltraView的应用前景充满信心。 随后，我们安排资深工程师进行了上机培训，帮助他们熟悉UltraView的使用方法和操作流程。工程师耐心地为学者们解答各种问题，培训现场气氛轻松、活泼，学者们积极参与。通过此次交付，我们对UltraView的应用前景充满信心。我们相信，它将为厦门大学的科研工作带来很大的助力，并帮助他们在医疗诊断、药物研发等方面取得更好的成果。感谢厦门大学的信任和支持，我们将继续为客户提供最优质的产品和服务，助力科学研究事业的发展。 振电（苏州）医疗科技有限公司开发的“多模态非线性光学显微成像系统UltraView”利用相干拉曼成像技术，帮助您实现活体细胞、组织等样本，从核酸、氨基酸、脂质、糖类等组分的无标记、化学特异性显微成像，最大程度上保持了生物原有的生理状态；能实现二维到三维，从静态到动态变化过程的快速高分辨率成像。

作为一项新兴的分子、基因表达的分析检测技术，在体生物光学成像已成功应用于生命科学、生物医学、分子生物学和药物研发等领域，取得了大量研究成果，主要包括： 在体监测肿瘤的生长和转移、基因治疗中的基因表达、机体的生理病理改变过程以及进行药物的筛选和评价等。 1、在体监测肿瘤的生长和转移 利用在体生物光学成像技术，通过荧光素酶或绿色荧光蛋白标记肿瘤细胞，可以实时监测被标记肿瘤细胞在生物体内生长、转移、对药物的反应等生理和病理活动，揭示肿瘤发生发展的细胞和分子机制。Contag 等[1] 将荧光素酶和绿色荧光蛋白作为报告基因，对肿瘤细胞进行活体成像，探讨了使用报告基因在细胞分子水平研究肿瘤的前景，并指出在体生物光学成像技术具有较高的灵敏度，尤其在监测肿瘤细胞的生长方面具有较大优势。Yang等[2,3] 首先利用光学成像系统对表达绿色荧光蛋白的肿瘤实现了实时非侵入性成像，记录了肿瘤的转移过程，开辟了在整体水平上无创、在体、实时跟踪肿瘤发生、发展和转移等生物学行为的崭新领域。Jenkins 等[4] 将标记了荧光素酶基因的人类前列腺癌细胞注射到小鼠体内，利用在体生物光学成像系统，实时、在体监测了前列腺癌细胞化疗后的复发和转移情况。基于绿色荧光蛋白的在体生物光学成像也在肺癌、大肠癌、前列腺癌、胰腺癌、黑色素瘤、脑胶质瘤和乳腺癌等多种肿瘤的生长转移等研究中得到了越来越广泛的应用[2,3,5,6]。 2、在体监测基因治疗中的基因表达 随着后基因组时代的到来和人们对疾病发生发展机制的深入了解，在基因水平上治疗肿瘤、心血管疾病、AIDS 和分子遗传病等恶性疾病已经得到国内外研究人员越来越广泛的关注。如何客观地检测基因治疗的临床疗效判断终点，有效监测转基因在生物体内的传送，并定量检测基因治疗的转基因表达，已经成为基因治疗应用的关键所在。通过荧光素酶或绿色荧光蛋白等报告基因，在体生物光学成像技术能够进行基因表达的准确定位和定量分析，在整体水平上无创、实时、定量地检测转基因的时空表达[7]。McCaffrey 等[8] 将荧光素酶标记在靶基因上，应用siRNA 及shRNA 减弱了小鼠转染的荧光素酶的表达，在活体动物体内首次实时观察到siRNA 对特异靶基因表达的阻断作用。以病毒[9，10](如腺病毒及腺相关病毒等) 作载体，将荧光素酶基因或绿色荧光蛋白等作为报告基因加入载体，采用在体生物光学成像，能够实时观察病毒在动物体内的侵染活动，获取病毒侵染部位等相关信息。 3、揭示机体的生理病理改变过程 目前，在体生物光学成像技术已成功应用于干细胞移植、肿瘤免疫、毒血症、风湿性关节炎、皮炎等发病机制的研究中，可以实时监测生物机体的生理病理改变过程，具有重要的临床意义。应用转基因鼠，Wang等[11] 将荧光素酶基因转导于人类造血干细胞(Hematopoietic stem cells，HSC) 中，并将其植入脾及骨髓，利用在体生物光学成像技术，揭示了HSC 在小鼠骨髓腔中植活、增殖等动态信息，实时监测HSC 的后代在小鼠体内的生长等。Kim等[12] 将荧光素酶基因转染于神经前体细胞(Neuralprogenitor cell，NPC)，并注射入小鼠脑梗模型中，在体生物光学成像系统显示神经前体细胞迅速游走聚集至梗塞病灶处。风湿性关节炎和类风湿性关节炎的动物模型研究表明： 荧光报告基因在患关节炎的关节局部产生荧光信号，在健康组织周围未见荧光信号，能够动态观测关节炎的发生和发展，对关节炎疾病的治疗具有重要意义。另外，在体生物光学成像技术在生物大分子间相互作用及细胞凋亡的研究中也取得了一定进展。Paulmurugan 等[13] 将胰岛素样生长因子与胰岛素样生长因子结合蛋白分别用绿色荧光蛋白及Renilla 荧光素酶基因融合，研究它们之间在活体小动物体内的相互作用。 4、药物的筛选和评价 目前，转基因动物模型已大量应用于病理研究、药物研发、药物筛选和药物评价等领域。 通过体外基因转染或直接注射等手段，将荧光素酶或绿色荧光蛋白等报告基因标记在生物体内的任何细胞(如肿瘤细胞、造血细胞等) 上，采用在体生物光学成像技术对其示踪，了解细胞在生物体内的转移规律，不仅能够检测转基因动物体内的基因表达或内源性基因的活性和功能，而且能够对药物筛选及疗效进行评价。Zhang 等[14] 利用转基因鼠，研究可诱导的NO 合成酶在急慢性免疫反应中的作用，并以此对多种化合物进行抗免疫反应的测试和筛选。肺癌、前列腺癌、黑色素瘤、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌和脑癌的原位GFP 肿瘤的整体荧光成像模型已经建立[15]，利用转移鼠和血管鼠实现了抗肿瘤生长转移和血管生成的在体药物筛选和评价(http：//www.metamouse.com)。基于绿色荧光蛋白的在体荧光成像揭示了肿瘤发生发展的细胞和分子机制，非侵入性在体评价抗肿瘤药物的疗效[1]。 参考文献 1、 Contag C H，Jenkins D，Contag P R，Negrin R S. Use of reporter genes for optical measurements of neoplastic disease in vivo. Neoplasia，2000，2(1-2)： 41~52 2、 Yang M，Baranov E，Jiang P，Sun F X，Li X M，Li L. Whole-body optical imaging of green fluorescent protein expressing tumors and metastases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2000，97(3)： 1206~1211 3、 Yang M，Baranov E，Wang J W，Jiang P，Wang X，Sun F X. Direct external imaging of nascent cancer，tumor progression，angiogenesis，and metastasis on internal organs in the fluorescent orthotopic model. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2002，99(6)： 3824~3829 4、 Jenkins D E，Yu S F，Hornig Y S，Purchio T，Contag P R. In vivo monitoring of tumor relapse and metastasis using bioluminescent PC-3M-luc-C6 cells in murine models of human prostate cancer. Clinical and Experimental Metastasis,2003，20(8)： 745~756 5、 Hasegawa S，Yang M，Chishima T，Miyagi Y，Shimada H，Moossa A R. In vivo tumor delivery of the green fluorescent protein gene to report future occurrence of metastasis. Cancer Gene Therapy，2000，7(10)： 1336~1340 6、 Bouvet M，Wang J W，Nardin S R，Yang M，Baranov E,Jiang P. Real-time optical imaging of primary tumor growth and multiple metastatic events in a pan creatic cancer orthotopic model. Cancer Research，2002，62(5)： 1534~1540 7、 Vassaux G，Groot-Wassink T. In vivo noninvasive imaging for gene therapy. Journal of Biomedicine and Biotechnology，2003，2003(2)： 92~101 8、 McCaffrey A P，Meuse L，Pham T T，Conklin D S，Hannon G J，Kay M A. RNA interference in adult mice. Nature，2002，418(6893)： 38~39 9、 Sato M，Johnson M，Zhang L Q，Zhang B，Le K，Gambhir S S. Optimization of adenoviral vectors to direct highly amplied prostate-specificexpression for imaging and genetherapy. Molecular Therapy，2003，8(5)： 726~737 10、 Tseng J C，Levin B，Hunado A，Yee H，de Castro I P,Jimenez M. Systemic tumor targeting and killing by Sindbis viral vectors. Nature Biotechnology，2004，22(1)： 70~77 11、 Wang X，Rosol M，Ge S，Peterson D，McNamara G，Pollack H. Dynamic tracking of human hematopoietic stem cell engraftment using in vivo bioluminescence imaging. Blood，2003，102(10)： 3478~3482 12、 Kim D E，Schellingerhout D，Ishii K，Shah K，Weissleder R. Imaging of stem cell recruitment to ischemic infarcts in a murine model. Stroke，2004，35(4)： 952~957 13、 Paulmurugan R，Gambhir S S. Monitoring protein-protein interactions using split synthetic renilla luciferase protein-fragment-assisted complementation. Analytical Chemistry，2003，75(7)： l584~1589 14、 Zhang N，Weber A，Li B，Lyons R，Contag P R，Purchio A F. An inducible nitric oxide synthase-luciferase reporter system for in vivo testing of anti-inflammatory compounds in transgenic mice. The Journal of Immunology，2003，170(12)：6307~6319 15、 Hoffman R M. Green fluorescent protein imaging of tumour growth，metastasis，and angiogenesis in mouse models. The Lancet Oncology，2002，3(9)： 546~556

近期，中国科学院半导体研究所研发的“水睛”水下高分辨率环视摄像机完成了针对水下礁盘的摸底海试工作。海洋观测是开发海洋资源、保护海洋生态的关键技术，受到全球的关注，但是目前海洋生物群落及环境变化监测技术仍无法满足海洋大时空数据获取的需求，特别是深海。光学成像技术可提供高分辨率、符合人眼视觉特征的图像，但是在保障高分辨率的前提下存在视场小的问题，难以实现大范围的海底详查的需求。针对此种情况，半导体所周燕、王新伟及其科研团队研制了水下高分辨率环视摄像机“水睛”，可实现水下高分辨率大视角的光学成像，具备180°下视走航观测和360°原位环视观测两种模式（图1）。本次海试中，“水睛”搭载半导体所海面移动光学试验平台“冲浪者”号（图2），在约1000平方米海域进行了水下高分辨观测，完成了海上走航式观测、定点原位观测等摸底性观测试验，验证了设备具备5900万像素下良好的实时彩色成像功能。图1 水下环视摄像机的下视及环视工作模式（上图下视模式，下图环视模式）图2 搭载冲浪者号走航式观测过程中的“水睛”摄像机此次海试，研究人员利用水下摄像机多次完成了礁盘生态系统的观测，拍摄了大量的珊瑚、海星、贝类、鱼类等，形成了水下光学彩色图像库（图3），可用于海洋光学图像处理、目标识别等算法研究。图3海域美丽的珊瑚、鱼类、海星、砗磲等除珊瑚及鱼类等生物要素外，本次海试中，在海底还发现了生物附着的碗和盘子各一只（图4）。图4 生物附着的盘子和碗此次海试由半导体所和南开大学共同组织完成，除“水睛”摄像机外，还利用多参量海洋水体测量系统完成了海洋温盐深、核素、水体光学衰减系数等海洋水体多物理化学参量采集。相关工作得到了南方海洋实验室、中科院青促会项目的经费支持。 图5 项目团队及设备在海试现场

我国生物医学成像领域的大科学工程——多模态跨尺度生物医学成像设施项目工程3日在北京怀柔科学城竣工。未来将对生命体的结构与功能进行跨尺度、可视化地描绘与精确测量，为复杂生命科学问题和重大疾病研究提供成像组学研究手段，助力全景式研究和解析生物医学重大科学问题。11月3日，多模态跨尺度生物医学成像设施工程竣工仪式在北京怀柔科学城举行该项目是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》确定的10个优先建设项目之一，由北京大学联合中科院生物物理研究所、哈尔滨工业大学、中国科学技术大学等多家单位共同建设，项目总投资为17.17亿元，建设用地100亩，新增建筑面积7.2万平方米，项目预计2023年试运行，2024年验收。成像设施在科研、医疗、教育和产业等方面具有广泛需求。在要求“看得见、看得清、看得早”的重大生物医学问题的研究中，多模态跨尺度成像技术具有重要作用。视频来源：北京大学11月3日，参观者观看介绍多模态跨尺度生物医学成像设施项目的图文展览及设备展示。“如果无法看清发病过程中分子、蛋白、细胞、器官等的变化过程，就无法精准治疗疾病。生物医学成像设施可以多层次、全景式、可视化‘看见’疾病发生的动态过程，便于更好地筛选药物、对症下药。”北京大学国家生物医学成像科学中心副主任陈良怡说。据悉，成像设施项目主要包括多模态医学成像装置、多模态活体细胞成像装置、多模态高分辨分子成像装置、全尺度图像数据整合系统以及模式动物等辅助平台和配套设施等。未来将聚集相关领域优秀团队，建立完备的核心成像设施，形成跨尺度、多模态、自动化和高通量的生物医学成像全功能研究平台。11月3日拍摄的多模态跨尺度生物医学成像设施工程建筑群（无人机照片）。“成像设施将多层次、全景式揭示生命的奥秘。”北京大学国家生物医学成像科学中心主任、成像设施首席科学家程和平院士说，成像设施建成后将对中国生物医学成像的研发起到积极带动作用。

经过近三年的建设施工，国家重大科技基础设施建设项目——多模态跨尺度生物医学成像设施终于揭开了面纱！▼11月3日，由建筑部承建的多模态跨尺度生物医学成像设施工程竣工仪式在怀柔科学城举行。十一届全国政协副主席王志珍院士，北京大学校长龚旗煌院士，北京大学党委常委、常务副校长乔杰院士，成像设施首席科学家、国家生物医学成像科学中心主任程和平院士，怀柔科学城党工委委员、副主任丁明达，北京建筑设计研究院总建筑师吴晨，集团公司党委书记、董事长陈代华，集团公司党委常委、建筑部总经理张锁全等出席仪式。北京大学副校长、成像设施总指挥张平文院士主持竣工仪式。乔杰表示，从概念成形到蓝图绘就，再到拔地而起，成像设施已经走过十年历程，是新时代伟大变革的生动缩影。成像设施工程顺利竣工，对北大意义深远、责任重大。她希望项目加快设备安装调试，争取早日通过国家验收；引领学科发展，培养杰出人才，产出大成果；发挥辐射带动作用，服务怀柔科学城及北京市的创新发展。程和平表示，大科学设施是国家品牌，是重要的战略科技力量，更是教育、科技、人才的重要有机融合点，建好用好大设施，是机遇、是挑战，更是重重的责任。他说，会以基建竣工为契机，进一步做好科研与人才的统筹规划，当好科技创新和人才培养融合发展的先锋队，打造科技航母，让大设施发挥出国家战略科技力量的应有作用。丁明达向成像设施建设取得的成果表示祝贺。希望进一步加速项目进度，加快设备安装调试，力争项目早建成、早运行、早见效，同时也希望北京大学深度融入怀柔科学城，在创新装置平台建设、管理、运行机制方面探索新路径，为北京国际科技创新中心和科技强国建设做出新的贡献。陈代华表示，北京大学是我国顶尖高校，是国家培养高素质创造性人才的摇篮、科学研究的前沿和知识创新的重要基地、国际交流的重要桥梁。怀柔区是首都“四个中心”功能的重要承载地，怀柔科学城更是激发创新活力、服务国家战略、引领科技前沿的重要集聚区。面向未来，北京城建集团期待能在北京大学建设世界一流大学的过程中，能在“展翅腾飞看怀柔”的壮美篇章中，与北京大学、怀柔区加强全方位的深度合作，用更多优质服务和精品工程回报社会各界。最后，参加仪式的领导嘉宾共同为多模态跨尺度生物医学成像设施揭牌，还一起参观了“看见生命力”成像设施建设专题展览。多模态跨尺度生物医学成像设施是国家“十三五”重大科技基础设施之一，是北京大学科技创新的重要平台，也是北京以“三城一区”建设为抓手，建设全国科技创新中心的标志性工程。该项目于2020年3月启动基建施工，建设用地超6.6万平方米，新增建筑面积7.2万平方米，建设在怀柔科学城的核心区域。设施由四大核心装置和一个辅助平台构成，包括多模态医学成像装置、多模态活体细胞成像装置、多模态高分辨分子成像装置、全尺度图像整合系统以及模式动物等辅助平台和配套设施。项目投用后，可达到对生命体结构与功能的跨尺度可视化描绘与精确测量，破解生命与疾病的奥秘，实现高端生物医学影像仪器装备的“中国创造”。自项目竣工起，随着设备的安装和试运行，北京大学的科研人员、工程技术人员、运营团队以及大批师生将陆续进驻，运用成像设施开展多项重大科学研究。未来，该设施还将与美国、欧盟等地生物医学成像平台建立国际联盟，实行开放、流动、择优的机制，面向全国开放共享。

近日，marketsandmarkets发布了一份新的市场报告，题为“2013-2018年光学成像技术市场报告--光学相干断层扫描、光声层析成像、超光谱图像和近红外光谱技术在临床诊断、临床研究和生命科学领域的技术发展趋势和市场前景分析”。该报告预测到，2012年光学成像技术的市场大约是9.16亿美元，到2018年预计可达到19亿美元，并且从2013年到2018年期间的市场年均复合增长率可达11.38%。同时，该报告还指出美国是主要的光学成像设备市场，其次是欧洲。未来，像亚太和中东这些新兴经济体将是这个市场的驱动力。 　　虽然光学成像技术仍然处于发展的初期，但是它有许多重要的优势超过现有的放射成像技术。例如，光学成像技术是非扩散性的，无电离辐射，与传统的放射技术相比可以节约可观的成本，而且光学成像技术可以提高诊断的分辨率，它可以得到眼睛、表面组织、粘膜、胃肠道和血管系统等清晰的深层结构图像，能更好地促进诊断在临床医学中的应用。 　　该报告中的光学成像技术包括光学相干断层扫描技术(OCT)、光声层析成像技术(PAT)、超光谱图像技术(HSI)和近红外光谱技术(NIRS)，这些技术在未来五年将推动整个光学成像技术的市场。 　　当前，OCT占领光学成像技术市场的70%，从2013年到2018年，OCT的市场将按照4%的年均复合增长率增长。OCT被广泛地应用在眼睛、牙齿、心脏和皮肤等的临床诊断，并且现在还将其的应用领域扩展到癌症检测。卡尔蔡司和圣犹达医疗是这项技术的先驱，且几乎所有的设备都与OCT技术有关。 　　此外，HSI、NIRS和PAT在光学成像技术市场属于新兴的技术。其中，HSI和NIRS目前在皮肤和神经领域被用于生物医学研究和药物开发，而PAT被用于癌症检测。(编译：邓雅静)

来自中国科学院物理研究所、国家纳米科学中心等单位的科研人员，通过研究三层石墨烯的菱形堆垛结构发现，在菱形堆垛三层石墨烯中，电子和红外声子之间具有强相互作用，这有望应用于光电调制器和光电芯片等领域。相关研究成果在线发表于《自然通讯》杂志。近年来，三层石墨烯引发了研究人员的广泛关注。通常，三层石墨烯可呈现出两种不同的堆叠几何构型，分别是菱形堆垛和Bernal堆垛。“这两种堆垛的三层石墨烯具有完全不一样的对称性和电子特性，比如中心对称的菱形堆垛的三层石墨烯具有位移电场可调的能隙，并可展现出一系列Bernal堆垛三层石墨烯不具有的关联物理效应：莫特绝缘态、超导和铁磁等。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所研究员张广宇说。 三层石墨烯中堆垛相关的电声耦合示意图。受访者供图如何理解三层石墨烯菱形堆垛中的这些独特关联物理效应，已成为当前重要研究前沿之一。此次，科研人员通过栅电压可调的拉曼光谱和激发频率依赖的近场红外光谱，发现了菱形堆垛三层石墨烯中电子和红外声子之间具有强相互作用。“我们提出了一种简单、无损、高空间分辨的近场光学成像技术，不仅可以鉴别石墨烯的堆垛次序，还可以探索电子—声子强相互作用，这为将来多层石墨烯以及转角石墨烯的研究提供坚实基础。”论文共同通讯作者、国家纳米科学中心研究员戴庆说。据悉，这项研究为理解菱形堆垛的三层石墨烯中的超导和铁磁等物理效应提供了新的视角。同时，它也为新一代光电调制器和光电芯片的设计提供了相关材料研究的基础。

日前，Reportlinker的一份研究报告显示，2015—2020年期间全球光学成像市场将以强劲的复合年增长率增长(12.1%)，估计2020年该市场将达到17.5亿美元。制药和生物技术行业科研投入的增加，健康意识的增强而导致的对非侵入性和更安全治疗和诊断方式需求的增加，以及光学成像技术在医学诊断和治疗领域的成功应用等是这个市场的主要驱动力。然而,高成本和大量数据对新技术的要求、医疗设备的严格监管、报销的压力、数据验证的缺乏,以及熟练的操作员的缺乏等阻碍了这个市场的发展。　　按照技术原理划分，光学成像市场主要包括光学相干断层扫描(OCT)、高光谱成像(HIS)、近红外光谱(NIRS)和光声层析成像技术(PAT)。光学成像产品市场覆盖成像系统、摄像机、软件、透镜、照明系统和其他光学成像产品。成像系统市场还可以进一步分为光学成像系统和光谱成像系统。　　在预测期内，OCT技术将继续主导光学成像市场。OCT的增长主要是由于其成功的临床应用，尤其是在眼科的应用。此外, 药品和生物制药行业药品配方和其他应用中对光学成像技术日益增长的需求也将推动预测期间光学成像市场的增长。　　到2020年,北美将占全球光学成像市场最大的份额,其次是欧洲,亚太。相比亚太市场，北美和欧洲等发达地区很可能以较低的复合年增长率增长。预计预测期间，亚太地区市场增长速度最快。　　光学成像市场的主要厂商包括Carl Zeiss Meditec (德国), Topcon Medical Systems (美国), Bioptigen(美国), St. Jude Medical (美国), Philips N.V. (荷兰), Canon (日本), Perkinelmer (美国) 等。

第八届中国分析仪器学术大会(ACAIC 2023)于2023年11月28日-30日在浙江杭州召开，本届大会主题为“分析仪器创新进展、挑战及对策”，为促进行业的沟通与交流，会议邀请了院士、知名学者、青年科技工作者和科技管理人员参会并作学术报告。11月30日下午，生物光学成像技术创新论坛(分论坛九)顺利举行。会议现场邀请到了中国科学院生物物理研究所研究员纪伟、中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员史国华、上海市高端科学仪器技术创新中心隶创科技主任/教授康怀志、潘安 中国科学院西安光学制密机械研究所副研究员/中心主任潘安、华东师范大学教授陈建刚、复旦大学附属浦东医院科主任/主任医师游庆华六位专家学者为现场观众作精彩报告。为现场观众带来超分辨成像、介观显微镜、人工智能生物光学成像仪、高通量数字成像、超声AI、国产医疗设备创新等精彩报告。报告题目：单分子定位超分辨成像技术进展报告人：纪伟 中国科学院生物物理研究所 研究员报告伊始，纪伟研究员首先向介绍了干涉定位的成像原理，并向大家介绍了ROSE显微镜提升侧向(XY)分辨率、ROSE-Z显微镜提升轴向(Z)分辨率；基于笼式结构的超稳冷冻定位显微镜介绍了冷冻荧光成像的优势，同时介绍了冷冻电子断层成像技术、细胞纳米结构三维成像、结构生物学应用等多项创新技术。纪伟研究员介绍道，基于干涉定位技术研制ROSE显微镜，可实现5纳米XY分辨率量；研制ROSE-Z显微镜，可实现5纳米Z分辨率；ROSE&ROSE-Z显微镜可用于细胞纳米结构解析。基于冷冻定位技术研制冷冻定位显微镜，可实现光电融合成像；冷冻显微镜可用于引导冷冻电镜数据收集；冷冻显微镜可用于引导冷冻电镜样品减薄制备。报告题目：介观显微物镜研究进展报告人：史国华 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 研究员光学在生物医学上具有多种强大的成像模态，这些模态目前都取得了重大进展，对疾病的理解和临床治疗具有重大的影响。随着科研的发展和生物成像需求，人们对光学成像的要求逐渐向更深程度发展，2016年英国的University of Strathclyde提出一种特殊设计的物镜，可实现6mm成像视场下，分辨率达到0.6um，被评为当年度全球物理十大突破，介观显微物镜逐渐进入人们的视野。介观显微介于宏观与微观之间，需要复杂的光学系统设计，专用性强，可以理解为低放大倍率，高数值孔径的物镜，可以对宏观的对象实现微观分辨率。随后史国华研究院介绍了这项技术在以英国、美国、日本等国家为代表的国际领域取得的进展，以及相应的应用领域。目前，医工所也在相关领域取得了一定的进展，并产出了相应的物镜，相比同类型产品检测难度有所降低，更易使用。介观显微镜目前重要的应用领域为智能化数字病理诊断，能够解决临床重大问题，如恶性肿瘤的检测。随后史国华研究员介绍了智能数字式半自动显微镜(Leica DM 4000M)、VENTANA 数字病理切片扫描仪(Roche)等设备，指出介观显微镜主要服务于基础生物技术研究、数字医疗教学、临床病理诊断等领域。最后，史国华研究员也表达了对物镜发展的期待，未来将和课题组成员继续努力，为医疗诊断行业贡献力量。报告题目：人工智能生物光学成像仪器研发与应用报告人：康怀志 上海市高端科学仪器技术创新中心隶创科技主任/教授康怀志主任从图像显示、光学系统、变倍放大、运动控制、实时图像分类、实时图像拼合融合、自动聚焦算法等几个部分介绍了智能生物成像仪器及关键技术。同时指出了高清光学成像系统对设备的光源、透镜、滤光器、探测器等方面的要求。自动变倍放大技术对透镜组的数量和布局、透镜的属性、自动调焦机构等几个方面做出了相应的要求。目前优质的生物光学成像仪器结构具有实时自动扫描、信息网络化、智能一体、服务临床场景等四个方面的功能特点，在主机上方面可以做到结构简单、性能稳定、体积小、操作简单，进而做到独立模块化运作、可拓展、可调配、操作简单。扫描成像及图像拼接可以通过图像匹配技术计算用于匹配参考图像和待匹配图像的特征点，基于特征点进行特征点匹配，最后通过匹配的特征点进行图像融合。仪器主要应用于基础生物技术研究、数字医疗教学、临床病理诊断等方面，是一项重要的诊断工具。报告题目：傅里叶叠层显微成像技术：从高通量数字成像到大规模高内涵药物筛选报告人：潘安 中国科学院西安光学制密机械研究所 副研究员/中心主任高通量数字显微镜在科学研究、医疗健康、药物筛选领域是刚需仪器，数字医疗+人工智能无疑是医疗行业的重要发展趋势。如何在诊疗过程实现高质量读片无疑是一项重要的课题。相比于检验，影像科室，病理科的人员素质要求高，培养周期长，人工读片效率低。而AI病理分析则为这一困境提供了破局之策，相比于人工读片，AI病理分析可以节省70%的时间，成功率平均达到50-60%，但是目前市场上缺乏病理科高质量读片仪器。光学成像的诞生与发展是时代的必然产物。千百年来，人们对长驻影像的渴望和对影像记录和信息传播分享的需求，推动了光学成像技术的变革。可以说，其从无到有、从黑白到彩色、从静态到动画，依托的便是光学成像技术的变革。傅里叶叠层显微成像术证明了并非只有干涉才能记录相位，分辨率可以突破系统行射限制，一个算法完成相位恢复、合成孔径、上采样。傅里叶叠层显微成像术依托光场调控和非干涉相位恢复算法，能够应用于病理学和光学遥感。报告题目：超声AI在临床多科室的应用研究报告人：陈建刚 华东师范大学 教授陈建刚从背景与原理、数字病理学、药物筛选应用、下一步计划等四个方面基于高质量病理重构结果的AI分类与识别。针对术中病理制片时间长，提出基于相位的虚拟染色方法推动科研最后一公里，研发高通量显微镜，服务科学仪器与医疗市场。超声人工智能肺炎辅助诊断技术可以应用于超声人工智能肺炎辅助诊断技术、超声气胸自动诊断技术、下腔静脉自动测验技术、B线自动检测、视神经鞘直径测量、基于流体动力学模型的无创颅内压监测等急救急症，同时，该技术还可适用于麻醉、骨科、中医、肿瘤、消化、产科等领域，具有丰富的适用场景。报告题目：从临床医疗实践角度浅述国产医疗设备的创新方向及系统性评估报告人：游庆华 复且大学附属浦东医院 科主任/主任医师随着人口老龄化和健康意识的提高，预防和早诊早治逐渐成为医疗领域的主旋律，分级分层治疗已是必然，医院端诊疗地位逐渐下降，而医院前端和医院后端医疗市场成为医疗持续增长的最大引擎，但国产化医疗设备却不能满足市场需求，处于尴尬的境地。目前的科学仪器主要用于基础科学研究、实验和分析，极少直接用于临床诊疗。游庆华主任坦言国产医疗设备存在设计工艺差、性能不稳定、准确率不高、缺乏定期疫准和检测等问题。接着，他从技术瓶颈难以克服、资金投入的缺乏、政策支持力度不足等三个方面分析了国产医疗设备面临的困境。同时他指出，国产医疗设备仪器厂商在设计时应面对市场需求，对应用场景和系统性要素评估，不能“闭门造车”，切实满足市场需求。他期待未来医疗检测的筛查数据和结果能够及时上传形成医疗大数据库，为政府和主管部门制定相关政策提供有效的科学支撑。

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12月21日，北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)成立仪式在北京大学举行。 　　BIOPIC是北大在985工程中重点建设的一个跨学科实体研究中心，也是推动多学科交叉合作的一项重要举措。来自校内外的一百多位嘉宾出席了会议，与会专家一致认为，多学科交叉是21世纪科学发展的重要趋势，BIOPIC的成立适应了科学发展的潮流，可以充分利用北大作为一所综合性大学在多学科交叉研究中的独特优势，在从细胞到组织等多个层次上开展分子成像关键技术与材料的研究和开发，为推动我国基础科学与高新技术发展、提升产业结构、改善医学诊断提供支持。BIOPIC 的成立也是北京大学在建设世界一流大学进程中迈出的重要一步，必将大大促进我校在前沿交叉领域的深入合作，并推动光学成像技术和高通量测序技术在生命科学领域的应用。 　　十一届全国政协副主席、九三学社中央副主席、中国科学院生物物理研究所研究员王志珍院士，教育部科技司陈盈晖副司长，科技部基础司张先恩司长等领导莅临会场并做了即兴发言。北京大学常务副校长林建华主持了本次仪式，王志珍院士、周其凤院士、许智宏院士和谢晓亮教授共同为中心揭牌。 　　北大长江讲座教授谢晓亮在报告中展示了近年来位于国际前沿领域的单分子研究及光学成像技术的发展状况，强调其对于生命科学的重要影响。之后他详细介绍了BIOPIC的发展规划。他强调，BIOPIC的目标是发展和利用最先进的生物成像和基因测序手段，在单分子和单细胞水平上进行生命科学与医学研究。BIOPIC将利用和发展这些新兴手段从事生物化学、生物物理学、分子生物学和细胞生物学的基础研究，以及致力于解决干细胞、癌症、感染性疾病及代谢疾病的一些重大医学问题。BIOPIC希望通过跨学科、新手段的研究及校内外、国内外的合作来促进生命科学的发展。 　　据了解，BIOPIC已经组成了国际评审委员会，他们是北大生命科学院院长饶毅、北京生命科学研究所所长王晓东、清华大学生命科学院院长、医学院常务副院长施一公、哈佛大学教授庄晓薇、斯坦福大学教授Stephen Quake，巴黎高等师范大学教授David Bensimon，以及加州理工学院Beckman研究所所长Barbara Wold。 　　出席仪式的北大学校领导和专家还有许智宏、张彦、李岩松、王恩哥、李晓明，饶毅、吴凯、陈十一、肖瑞平、程和平、汤超等以及来自学校各个职能部门的领导。来自校外的众多生命科学领域的专家如王晓东、施一公，中科院生物物理所所长徐涛、华中科技大学副校长骆清铭、清华大学医学院兼职教授张奇伟等也专程出席并做了精彩的发言。

以高度近视、白内障、青光眼为代表的眼视光疾病，是贯穿人类全生命周期的高发疾病，全球范围中重度致残率远高于心脑血管疾病。在我国，不仅有超过3000万的致盲患者，更有2.5亿的疾病人群，爱眼护眼已经成为关系人民健康的重要问题。眼球天然的屈光透明特性，使得光学成像成为眼科诊疗的最佳手段。正常的视觉功能依赖于视网膜细胞的正常活动。单个感光细胞也代表了人眼的极限分辨率。因此，为了能对疾病进行早期、精准的诊断，要求能在接近180°全视野成像的基础上，对视网膜最基本的结构与功能单位（细胞、神经、微血管）实现多维度的在体信息获取。所以，超大成像视场、极限的单细胞分辨率、多模态的光学成像，是眼科光学成像与疾病诊疗不断突破极限性能的必然路径。一旦突破，可以为致盲疾病的诊断提供前所未有的新方法。在国家重大项目与人才工程的支持下，历经十五年产学研用联合攻关，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所史国华研究员及其团队在眼科光学成像方法、创新模型、先进仪器方面实现了重大突破：发明了多通道、光谱成像的多模态共聚焦眼底扫描成像方法，解决了视网膜单细胞分辨率尺度的结构信息、血氧含量与血流动力学等多参量信息获取的难题；提出了基于中国人群眼视功能生理特点的健康光照模型，为中国人屈光特性的眼视光学设计方案奠定了技术基础；发明了共光路的超广角、单细胞分辨的多模态共聚焦眼底扫描成像技术，在眼科成像医疗仪器中全球首次加入了视网膜单细胞分析模块与微血管流场分析模块。团队研制的激光共焦扫描眼底造影机首台套在2015年推出，打破了德国海德堡公司长达18年的世界垄断地位。2020年推出的最新型号CRO Plus通过了美国FDA、欧盟CE、中国CFDA的注册认证，是世界唯一取得医疗注册证的、同时具备超广角与单细胞成像的高端眼科成像装备，在国内Top30医院全部完成装机，截止2023年3月，累积装机量超过300台，向德国、瑞士、保加利亚、印度等10余个国家实现了60台的规模化出口。项目成果主要技术指标达国际领先水平，使我国先于国际社会确立了视网膜单细胞与微血管分辨的疾病诊断体系。2023年10月，“超广角单细胞分辨眼科光学成像技术与仪器”项目荣获2023年度中国仪器仪表学会技术发明一等奖。其他2023年度中国仪器仪表学会科学技术奖获奖项目解读全文链接：https://www.instrument.com.cn/news/20231120/692892.shtml

2023年7月7日，西安市飞行器光学成像与测量技术重点实验室(简称“重点实验室”)揭牌仪式暨首届学委会会议在中国科学院西安光机所举行。西安市科技局成果转化与校地合作处处长解中，西安光机所党委书记、副所长孙传东，重点实验室主任曹剑中、学委会主任周军以及学委会委员，西安光机所相关科技管理人员约30人参加会议。会议由重点实验室执行主任陈卫宁和学委会主任周军分阶段主持。 　　孙传东在致辞中表示，飞行器光学成像与测量学科为我国火箭、空间站及飞船等领域的光学测量做出过巨大贡献，西安光机所在空天光电成像载荷领域已经成为主力军。他感谢受邀承担学术委员的各位专家，恳请学委会大力指导与帮助，使实验室起好步、建设好。他表示西安光机所作为依托单位一定按照市科技局要求，做好该重点实验室建设的各项保障工作，充分发挥重点实验室对于研究所学科建设、人才培养和成果产出的重要支撑作用。 　　解中宣读了重点实验室认定通知，她对西安光机所在飞行器测量等领域取得的成就给予了高度评价，她表示将持续支持西安光机所，鼓励各类科研成果转化为实际生产力，也希望研究所未来产出更多的科研成果，为地方经济发展和国家重大科技项目提供更有力的服务。 　　随后，解中、孙传东、周军、曹剑中共同为重点实验室揭牌，孙传东为学委会委员颁授聘书。周军代表学委会致辞，他表示学术委员会将群策群力，把握重点实验室发展规划，为重大学术活动提供学术指导和咨询建议，为推动我国空天飞行器光学成像与测量技术的发展进步积极贡献力量。 　　揭牌仪式结束后，陈卫宁对重点实验室申报过程及目前研究现状和发展规划作汇报。各位学术委员会委员围绕重点实验室发展规划开展了热烈的讨论。他们结合就重点实验室的方向定位、基金规划、人才推进、领域合作等问题展开深入研讨，并给出三点重要建议：一是进一步细化研究领域和方向定位；二是利用重点实验室平台加强创新研究，解决新难题；三是对重点实验室成员提出要有更明确的任务规划和预期研究成果产出。首届学委会会议将进一步推动重点实验室健康发展，提升我国在飞行器光电成像载荷领域的科研能力和技术水平，为推动科技进步、服务国家战略做出进一步的贡献。 　　最后，曹剑中表达了对市科技局支持重点实验室认定、对学委会委员长期以来的关心指导和实验室各位同仁的辛勤付出表示感谢，对给予支持的研究所领导和职能部门表示感谢。他表示，作为国家创新体系的重要组成部分，重点实验室在新的起点将以更高的标准、更好的质量推动科学研究工作，实现科技创新成果最大化，报效国家、服务地方。 　　西安市飞行器光学成像与测量技术重点实验室的成立，标示着西安光机所在飞行器光学成像与测量技术领域将开启新篇章。当日下午，由重点实验室和中国科学院青促会西安光机所小组共同承办的学术论坛获得圆满举行，内容涉及空间观测、航天器智能视觉、航空遥感测量等领域面临的技术需求和挑战，为飞行器光学成像与测量领域最新需求和研究进展搭建了良好的交流平台。揭牌仪式。

近代自然科学发展的趋势表明，21世纪的自然科学重心将在生命科学，生命科学研究必将飞速发展。分子生物学的奠基人之一，诺贝尔奖获得者沃森宣称：&ldquo 20世纪是基因的世纪，21世纪是脑的世纪。&rdquo 。创业于1875年的岛津制作所，始终站立在科学技术的前沿，从不间断地向世间推出一个又一个尖端科学技术，为社会发展做出着贡献。在当今令人瞩目的脑功能研究领域，随处可见岛津制作所活跃的身姿，从医学生物学领域的基础研究到临床应用，再到产业应用，在广泛领域内对作为尖端学术性领域之一的脑科学实施了深入研究。 目前，作为脑功能研究的手段主要有脑电图、fMRI（功能性磁共振成像）、PET、MEG等。而fNIRS：（functional Near Infrared Spectroscopy）功能性近红外光学成像技术，是近年来日本发明的新型脑功能测量手法。它可以通过生物体穿透性高的近红外光谱对脑功能进行无侵袭性测量。其原理是通过三个特定波长的近红外光来测量大脑皮层的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白以及总血红蛋白的含量，从而表征大脑在接受外界刺激或思维过程中不同区域的反应和功能表达。 岛津制作所早于1980年开始了近红外光谱测量身体组织内氧动力学的研究，1991年发售了日本国内首台临床用无侵袭氧监测仪OM-100A。目前，在全世界范围内发售多通道型红外光学成像装置（FOIRE-30000系列，OMM-300系列）。 近红外光学脑成像系统可广泛应用于脑功能、脑认知领域，在医疗、教育、脑疾病康复、诊断、产业、基础研究等领域有着广泛的应用前景。岛津的近红外光谱系统，为大脑功能研究提供了极大的可能性。 我们不妨阅读以下文章，可以加深对近红外光学脑成像技术的发展和应用的了解。 《在新技术下观察大脑机能》 从血流量测量到大脑的功能分析 YOKO HOSHI是fNIRS在大脑成像中研究和开发的主要专家，现任神经学东京研究院综合神经科学研究组的主任，但是她对近红外光谱临床应用的兴趣，源自于1987年在北海道大学开始的关于监控大脑中血流量的项目。那时候，她已经加入了近红外光谱的开发者之一 &mdash &mdash Mamoru Yamura实验室，她的第一个任务是测量细胞色素C氧化酶，这种酶通过氧气供应改变氧化态。HOSHI解释说：&ldquo 我认为通过这个途径有可能来监测大脑中的氧，因为细胞色素C氧化酶的氧态是通过神经细胞中氧浓度改变的。&rdquo 近红外光用于脑功能成像的思想源于和Tamura交流中的偶然发现，Tamura作为实验室领导人，那时其研究关注在心肌方向，有一天询问Hoshi：&ldquo 如果人不能再思考，是因为大脑正经受缺乏能量的痛苦吗？&rdquo Hoshi认为可能并不是如此，她转而想通过交给学生一些问题，并同时用近红外光监测他们大脑的方法来测验这个想法。测量结果显示当他们正在思考的时候，大脑血流量增加，但当他们停止思考这些问题的时候，大脑血流量减小。 因为血红蛋白在近红外波长范围内的光吸收特性不依赖一定有氧的存在，所以她决定与其分析细胞色素c氧化酶，不如研究血液血红蛋白。Hoshi回应到：&ldquo 经过大量的技术改进和实验，我们已经撰写利用NIRS检测血红蛋白改变来测量大脑功能的相关文章。&rdquo 与岛津共同发展 不久后，来自岛津的研究人员加入了HOSHI在北海道大学的研究团队，在Tamura 和Hoshi的指导下，岛津公司着力发展一个NIRS的通用模型。终于，岛津成功开发了NIRS系统，可以对大脑和四肢进行局部测量，1991年扩展了它的第一个测量系统。随后伴随大量的设计修改和持续的改进，直到2001年岛津开始发售OMM-2001多波段fNIRS系统。这种新的设计可以测量大脑更大范围的区域，紧接着2003年新的改进版本OMM-3000面世。这些设备自此开始应用于临床研究，2006年，岛津公司看到这些应用，于2006年开发了新的设计FORIE-3000系统，此系统现在仍应用在全日本的基础大脑科学研究中。 多波段fNIRS允许病人在自然条件下活动的同时实时监测大脑功能，比如，与婴儿母亲配合可以监测婴儿的大脑，或者记录脑损伤患者在复原过程中的大脑功能。&ldquo 现在，越来越多的研究人员开始在新生儿和患者的大脑活性的研究中应用fNIRS系统，希望fNIRS能在我们获得神经网络生长机制方面有所帮助&rdquo hoshi如此说到，她同时注意到一个新发现：在脑损伤复原过程中，在正常活动中大脑某一部分减除活性，一旦损伤部位得以康复，大脑的相应部位在康复运动中不再变的活跃。 近红外光用于情绪分析 HOSHI把FOIRE-3000平台作为她最新研究项目的一部分，&ldquo 我最近的工作是当志愿者在注视可引起肯定或否定的情绪回应的图像的时候，分析其大脑机能的变化。&rdquo fMRI经常用于包括大脑的函数图像的研究中，但是，由于志愿者必须躺在狭窄的通道中，fMRI的测量系统才能执行，所以fMRI不太适合应用于实时情感分析试验中，对于志愿者姿势和行动有很少限制的实验可使用fNIRS来执行。 Hoshi解释说：&ldquo 我们的实验结果显示，当志愿者经历一个非常强烈的不愉快情绪，情绪开始3到4秒后，大脑中特定区域的血流量明显增大。&rdquo 相同实验显示愉悦的情绪可以降低大脑另一部分的血流量，这与之前报告的愉快的感觉可以降低血流量是一致的。HOSHI持续深入分析后解释说&ldquo 情绪和情感研究常常靶向大脑内部的边缘系统，但是，我们认为大脑控制认知能力的部分，诸如脑前额叶表层，同样与控制非愉快情绪有密切的关系。&rdquo 分离认知空间 Hoshi的另外一个持续项目是利用fNIRS实施眼动的联合测量，hoshi说到&ldquo 当我们试图记住某物或者试图思考的时候，我们会使眼睛偏向特定的方向，我希望能找出其原因。&rdquo 当我们全神贯注思考的时候，我们试图把眼睛投射到某一物体上，而且在相同任务下每个人凝视的方向也不同。儿童以相似的方式移动头部，但是会有更大的变化范围，随着年龄的增长，他们凝视的方向和范围会变得聚焦，&ldquo 10岁大概是明确路线形成的临界年龄。&rdquo 通过对上述现象设计方法所获得的fNIRS数据的分析，可以发现当人陷入沉思开始注视的时候，大脑的两个特定区域是活跃的。&ldquo 这两个区域中的一个是ventral premotor，当人们把注意力放在某一个物体上的时候这个区域会被激活，另外一个区域是人们从一个物体转移注意力到另外一个物体时被激活的。心理学家和信息科学家都认为认思考发生在认知空间内，在思考中注视某一物体也许反应了我们对认知空间的注意，和这个空间内从一个到另外一个信息过程转换我们的注意力。&rdquo fNIRS的更多可能 fNIRS众多优点中其中一个是它可以很方便和其它分析方法结合在一起，它也是一个非常容易使用的系统，并应用于非常多的领域，不管是工程教学，还是动物学和医药领域，尤其是令人激动的领域是脑机接口(BMI)领域。岛津已经开始实验用BMI来控制由本田公司开发的MSIMO类人机器人，在肉眼观察诸如腿脚活动等人为动作的同时，可以通过应用fNIRS来描述志愿者大脑机能特点，志愿者精神上的努力可以被实时的监测和处理，并被转化成机器人行动的信号。 Hoshi作为在基础和应用研究中，不断推进大脑图像技术深入发展的众多专家中的一员，她说到，&ldquo fNIRS提供了更多的可能，我希望科研人员在了解了fNIRS的原理和限制后，可以在自己的研究项目中可以积极运用fNIRS。&rdquo 关于岛津 岛津国际贸易（上海）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津国际贸易（上海）有限公司在中国全境拥有12个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn。

近期，多模态跨尺度生物医学成像设施--高通量电子显微断层成像系统项目顺利完成招标工作，纳克微束（北京）有限公司成为高通量电子显微断层成像系统UT3D的唯一提供商。多模态跨尺度生物医学成像设施是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》确定的10个优先建设项目之一，由北京大学和中科院生物物理所承接建设任务，未来将成为国家级的生物医学成像科学中心。此次合作的达成，是行业客户对纳克微束卓越技术水平的认可，也意味着微束将承担项目中心建设的重要使命。（怀柔科学城多模态跨尺度生物医学成像设施平台）多模态跨尺度生物医学成像设施项目，旨在快速提升我国生命科学基础研究和临床医学等领域的研究水平，为实现我国生物医学研究整体水平，特别是原始创新能力的跨越式发展以及为高端生物医学影像装备的“中国创造”提供战略支撑和保障。在连接生物医学介观到微观尺度的这一关键节点，相关的多模态跨尺度串联技术和产品级的解决方案长期处于研发摸索阶段。因此，生物物理所希望通过合作，找到志同道合的订制成像方案服务方。由于国内扫描电子显微镜行业起步较晚，国外企业几乎主导国内市场，为响应高端生物医学影像装备的“中国创造”的号召，纳克微束做出部署、展开攻关，以本次订制方案服务为契机，迎难而上，踔厉奋发，在国际上先人一步提出解决方案。高效解决生物样品从介观到微观的成像难点和痛点，改善微观尺度高效率切割和最终电子断层成像效率低的问题，对于扫描电子显微镜技术的发展具有里程碑的意义！纳克微束秉承钢研的技术创新基因，积极探索新方向，守正创新，在钢研集团70周年之际，敢于“亮剑”，力战国内外厂商，成为生物医学成像科学中心唯一的国产厂家，以达成高通量电子显微断层成像系统项目合作这一成绩为集团庆祝，吹响了解决生物医学介观到微观尺度问题的时代号角，在扫描电子显微镜行业崭露头角。作为一家新创立公司，纳克微束成为高通量电子显微断层成像系统项目唯一服务商，为高端生物医学影像装备“中国创造”吹响了进征的号角，秉持守正创新的精神，攻坚克难，为扫描电子显微镜领域的发展注入新动力，助力微观世界的探索与发现。此次合作只是一个起点，未来将持续投入综合显微成像的研发，开拓创新，推动技术升级，助力国产电镜行业实现崭新发展，致力成为中国电镜技术引领者。

“光学分辨率”光声显微镜是一种新兴的生物医学成像技术，可用于癌症、糖尿病和中风等多种疾病的研究工作。但是灵敏度不足，一直是其获得更广泛应用的长期障碍。据麦姆斯咨询报道，近期，香港城市大学（CityU）的一支研究团队开发出一种多光谱、超低剂量的光声显微镜（SLD-PAM）系统，该系统的灵敏度极限得到了显著提高，为未来新的生物医学应用和临床转化提供了可能，相关研究成果以“Super-Low-Dose Functional and Molecular Photoacoustic Microscopy”为题发表于Advanced Science期刊。多光谱光声显微镜系统及其灵敏度增强示意图光声显微镜结合了超声波检测和激光诱导光声信号，以创建生物组织的详细图像。当生物组织被脉冲激光照射时会产生超声波，然后超声波被检测并转换为电信号用于成像。与传统的光学显微镜方法相比，这种新颖的技术可以在更大的深度上实现毛细管水平或亚细胞级别的分辨率。然而，灵敏度不足阻碍了该技术的更广泛应用。“高灵敏度对于高质量成像很重要。它有助于检测不强烈吸收光的发色团（通过吸收特定波长的可见光赋予材料颜色的分子）。它还有助于减少光漂白和光毒性，减少对脆弱器官生物组织的干扰，并在宽光谱范围内提供更多可选的低成本、低功率激光器。”香港城市大学生物医学工程系Wang Lidai教授解释道。例如，在眼科检查中，为了更安全和舒适，优选低功率激光器。他补充称，对于药代动力学或血流的长期监测，需要低剂量成像以减轻对组织功能的干扰。为了克服灵敏度挑战，Wang Lidai教授及其研究团队最近开发了一种多光谱、超低剂量的光声显微镜系统，突破了传统光声显微镜的灵敏度极限，将灵敏度显著提高了约33倍。他们通过光声传感器设计的改进，结合用于计算的4D光谱空间滤波器算法，实现了这一突破。研究人员通过使用实验室定制的高数值孔径声透镜、优化光学和声学波束组合器，以及改进光学和声学对准来改进光声传感器的设计。该光声显微镜系统还利用低成本的多波长脉冲激光器，提供从绿光到红光的11种波长。其激光器以高达兆赫的重复频率工作，光谱切换时间为亚微秒级。超低剂量照明下的血管形态提取为了证明光声显微镜系统的重要性和新颖性，该研究团队通过绿光和红光光源的超低脉冲体内动物成像，对其进行了全面的系统测试，并得到了显著的成果。首先，该光声显微镜系统能够实现高质量的体内解剖和功能成像。超低的激光功率和高灵敏度，显著地减少了眼睛和大脑成像的干扰，为临床转化铺平了道路。其次，在不影响图像质量的情况下，该光声显微镜系统较低的激光功率，将光漂白减少了约85%，并能够使用范围更广的分子和纳米探针。此外，该系统成本显著降低，使研究实验室和诊所更能负担得起。Wang Lidai教授说道：“该光声显微镜系统能够在对受试者损伤最小的情况下，对生物组织进行非侵入性成像，为解剖、功能和分子成像提供了一种强大而有前景的工具。我们相信该光声显微镜系统有助于推进光声成像的应用，实现许多新的生物医学应用，并为临床转化铺平新的道路。”接下来，Wang Lidai教授及其研究团队将利用该系统在生物成像中测试更广泛的小分子和基因编码生物标志物。他们还计划在宽光谱中试验更多类型的低功率光源，以开发可穿戴或便携式光声成像显微镜。论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202302486

Magnetic Imaging Conference 磁学成像会议2021年2月9号 | 线上会议挑战，技术 & 磁学成像新科研动态纳米磁性材料总是展现出许多有趣的和新兴的现象，使得纳米磁学成为当前活跃的科研领域之一。表征这类材料的关键是提高测量设备的分辨率和灵敏度，这也大推动了基于扫描探针的磁学成像技术的发展。在本次磁学成像线上国际会议中，来自全球众多著名高校的多位知名科学家将分别介绍，利用不同的磁学成像技术所取得的、并发表在Nature、Science等有影响力期刊上前沿科研成果，内容包括：磁力显微成像（MFM）、NV色心显微成像（NVM）和扫描SQUID成像等，欢迎大家注册参加！部分报告人简介：1. 沈健 教授（复旦大学，上海，中国），报告题目：“Physical origin of complex magnetic domain structures in manganites”.研究兴趣：纳米磁性、自旋电子学、低维物理、复杂体系强关联效应。Investigation of emerging phenomena at surface, in reduced dimensionality, and at nanometer scale. Specific interest includes magnetism and electronic transport of nanostructured materials, and their underlying physical mechanism. 2. Patrick Maletinsky 教授 (巴塞尔大学, 巴塞尔, 瑞士) ，报告题目：“Single-spin nanoscale imaging of atomically thin magnets”.研究兴趣：Our research is driven by the goal to establish and employ innovative and powerful quantum technologies for nanoscale quantum sensing and imaging. Our group specialises on applying such approaches to problems in condensed matter physics with a particular focus on mesoscopic systems. Our current focus lies on the use of Nitrogen-Vacancy (NV) center spins for such sensing applications. 3. John Kirtley 教授 (斯坦福大学, 美国)，报告题目：“Determining the vibrations between sensor and sample in SQUID microscopy”.研究兴趣：Scanning SQUID microscopy: For the past twenty years I have developed the technique of scanning SQUID microscopy and used the resulting novel instruments for fundamental studies. These studies included: Phase sensitive pairing symmetry tests，Interlayer tunneling model，Interacting p-loop arrays，Quench cooled superconducting rings， Angle-resolved phase sensitive measurements of the in-plane gap symmetry in YBCO. 注册报名您可通过扫描下方二维码或点击此处报名注册参与两部分的学术报告会（报告之后含问答环节）。后还有关于磁学成像未来的小组讨论，领域的权威的人士将会参与讨论。扫描扫描上方二维码，即刻报名参与本次讲座会议程序册（详见下表）以下为CST时间（北京）部分：3:40 - 3:55 p.m. Mirko Bacani (attocube systems AG, Haar, Germany) | attocube systems as your partner in low-temperature magnetic imaging4:00 - 4:25 p.m. Jan Seidel (University of New South Wales, Sydney, Australia) | Variable temperature MFM measurements of magnetic oxide materials4:30 - 4:55 p.m. Jian Shen (Fudan University, Shanghai, China) | Physical origin of complex magnetic domain structures in manganites5:00 - 5:25 p.m. Eli Zeldov (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel) | topological currents and twist-angle disorder in magic-angle graphene5:25 - 5:45 p.m. Virtual Coffee Break5:45 - 6:15 p.m. Jörg Wrachtrup (University of Stuttgart, Stuttgart, Germany) | Nanoscale probing of functional 2D materials6:20 - 6:45 p.m. Vincent Jacques (University of Montpellier, Montpellier, France) | antiferromagnetic order with a single spin microscope6:50 - 7:15 p.m. Christian Degen (ETH Zurich, Zurich, Switzerland) | Towards mK magnetometry of electronic transport in condensed matter systems二部分：9:10 - 9:40 p.m. Stuart Parkin (Max Planck Institute for Microstructure Physics & Martin Luther University Halle-Wittenberg, Halle Germany) | Chiral non-collinear spin textures imaged using magnetic force microscopy and lorentz transmission electron microscopy9:45 - 10:00 p.m. Samuel Seddon (University of Warwick, Coventry, UK) | Real-space Observation of Ferroelectrically Induced Magnetic Spin Crystal in SrRuO310:05 - 10:30 p.m. Patrick Maletinsky (University of Basel, Basel, Switzerland) | Single-spin nanoscale imaging of atomically thin magnets10:30 - 10:45 p.m. Virtual Coffee Break10:45 - 11:10 p.m. Ruslan Prozorov (Iowa State University & Ames Laboratory, Ames, USA) | Probing quantum criticality using optical NV magnetometry11:15 - 11:40 p.m. John Kirtley (Kirtleyscientific.com, Stanford, USA) | Determining the vibrations between sensor and sample in SQUID microscopy小组讨论：12:00 - 1:00 a.m. future of magnetic imaging: What are key challenges in applications, and which techniques are going to solve these best?Host: Khaled Karraï (attocube systems AG, Haar, Germany)Participants:Thierry Debuisschert (Thales Research & Technology, Palaiseau, France)Hans Josef Hug (Empa - Swiss Federal Labs for Materials Science and Technology, Dübendorf, Switzerland)Kathryn Ann Moler (Stanford University, Stanford, USA)Stuart Parkin (Max Planck Institute for Microstructure Physics & Martin LutherUniversity Halle-Wittenberg, Halle, Germany)Jörg Wrachtrup (University of Stuttgart, Stuttgart, Germany)持续产生科学影响德国attocube公司产品助力您的磁学成像研究attoDRY2100特的低振动可变温磁体系统，专为光学和扫描探针显微镜设计。attoAFM-MFM I基于悬臂梁的原子力显微镜，基于激光干涉测量，用于低温条件下MFM、PFM、KPFM、EFM、c-AFM的测量attoAFM/CFM结合原子力显微镜与共聚焦显微镜，用于低温下光学探测磁共振成像。LT-APO 低温物镜专为低温环境设计，消色差物镜，高数值孔径。mK 设备与平台为接近零度的基础科研提供解决方案。低温纳米精度位移台基于压电陶瓷驱动，适用低温环境，纳米精度。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 数十年来，科学家一直在使用荧光显微镜来研究生物细胞和生物的内部运作。但是，这些平台中的许多平台通常太慢，无法跟随3D的生物学作用，并可能在强光照射下对生物样本造成破坏。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 为了应对这些挑战，由香港大学（HKU）电气与电子工程学系副教授兼生物医学工程学学士学位课程主任、项目负责人Kevin Tsia博士领导的研究团队开发了一种新的光学成像技术——编码光片阵列显微术（CLAM）。它可以高速进行3D成像，并且具有足够的功率效率和柔和度，能够在扫描过程中以现有技术无法达到的水平保存活体标本。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 360px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/8b848a8f-6895-4507-a695-f4520371e1c7.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" width=" 600" height=" 360" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong span style=" font-size: 14px " Kevin Tsia博士（右一）和他的团队开发了一种新的光学成像技术，可以使3D荧光显微镜更高效，更不损坏。 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这项先进的成像技术最近发表在《光：科学与应用》上，这项创新已经提交了美国专利申请。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 新光学成像技术——编码光片阵列显微术（CLAM） /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 现有的3D生物显微镜平台速度较慢，因为必须依次扫描标本的全部体积，并逐点、逐行或逐平面成像。在这些平台上，单个3D快照需要在标本上重复照明，标本的光照强度通常是日光的数千倍至百万倍，这很可能会损坏标本本身，因此不利于长期用于各种解剖学、发育生物学和神经科学等领域的生物成像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 此外，这些平台通常很快耗尽有限的荧光“预算”——这是一个基本限制，即荧光灯只能在有限的时间内通过照明产生，然后在一个称为“光漂白”的过程中永久消失，这就限制了在一个样本上可以执行多少图像采集。& nbsp /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 360px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/3ca9166f-5215-4fb8-b0e0-a6eee546de6d.jpg" title=" 　编码光片阵列显微镜（CLAM）.jpg" alt=" 　编码光片阵列显微镜（CLAM）.jpg" width=" 600" height=" 360" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong span style=" font-size: 14px " 编码光片阵列显微镜（CLAM） 香港大学 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " Tsia博士说：“ 样品上的重复照明不仅会加速光致漂白，而且还会产生过多的荧光，最终无法形成最终图像。因此，荧光& #39 预算& #39 在这些成像平台上被大大浪费了。而CLAM允许以高帧速率进行3D荧光成像，与最先进的技术（每秒约10倍的体积）相当。更重要的是，它比科学实验室中广泛使用的标准3D显微镜更节能，比标准3D显微镜温和1000倍以上，这大大减少了扫描过程中对活体标本造成的损害。”& nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 据介绍，CLAM的核心技术是使用一对平行反射镜将单个激光束转换成高密度的“光片”阵列，以荧光激发的方式将其扩散到整个样品区域。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 整个3D体积内的图像可以同时（即并行化）拍摄的，而无需按其他技术的要求逐点、逐行或逐平面扫描样本。这样的CLAM中的3D并行化可产生非常柔和而有效的3D荧光成像，而不会牺牲灵敏度和速度，CLAM在降低光漂白效果方面也胜过普通的3D荧光成像方法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 同时，为了在CLAM中保持图像分辨率和质量，团队转向了码分复用（CDM），这是一种图像编码技术，已广泛应用于电信领域，用于同时发送多个信号。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 开发该系统的另一位博士后研究员Queenie Lai博士解释说：“这种编码技术使我们能够使用2D图像传感器同时捕获和数字重建3D中的所有图像堆栈。CDM以前从未在3D成像中使用过，我们采用了这项技术，并取得了成功。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为概念验证的演示，该团队应用CLAM以每秒超过10体积的体积速率捕获微流体芯片中快速微粒流动的3D视频。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 挑战极限 提高CLAM扫描速度& nbsp /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " CLAM对成像速度没有根本的限制，唯一的限制来自系统中使用的检测器（即用于拍摄快照的相机）的速度。随着高速相机技术的不断发展，CLAM始终可以挑战其极限，以达到更高的扫描速度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该团队进一步采取了行动，将CLAM与HKU LKS医学院新开发的组织清除技术相结合，以高帧频对小鼠肾小球和肠血管系统进行3D可视化。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 280px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/f453719f-bebb-406d-8486-fef778022593.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" width=" 600" height=" 280" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong span style=" font-size: 14px " 使用CLAM进行3D高速成像。学分：香港大学& nbsp /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 蔡医生说：“我们预计，这种组合技术可以扩展到档案生物学样本的大规模3D组织病理学研究，例如在大脑中绘制细胞组织以进行神经科学研究。由于CLAM成像比其他所有方法都要温和得多，因此它独特地有利于对生物样本以其活体形式进行长期和连续的& #39 监视& #39 。这可能会影响我们对细胞生物学许多方面的基本了解，例如不断跟踪动物胚胎发育成成年形式；实时监测细胞/生物如何被细菌或病毒感染；观察癌细胞如何被药物杀死，以及当今现有技术无法实现的其他挑战性任务。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " CLAM可以通过最少的硬件或软件修改就适用于许多当前的显微镜系统。利用此优势，该团队计划进一步升级当前的CLAM系统，以进行细胞生物学、动植物发育生物学研究。 /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " 原文链接： a href=" https://www.sensorexpert.com.cn/article/7303.html" _src=" https://www.sensorexpert.com.cn/article/7303.html" https://www.sensorexpert.com.cn/article/7303.html /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 附： /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 讲座：《四合一数码显微镜，多种难题一机解决！》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 主讲人：夏天齐& nbsp & nbsp 基恩士 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 时间：4月22日10:& nbsp 00 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 主要报告内容：此次讲座希望让更多使用显微镜的客户，了解到数码显微镜能解决的常规问题，作为技术储备，认识到VHX系列产品的一些功能和应用场景。 /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_13067.html" target=" _self" span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 点击报名，免费听课：https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_13067.html /span /a /p

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 基于单分子定位的超高分辨率显微成像技术（例如PALM、STORM、directSTORM等）已达10 nm左右的光学分辨率。然而，要获得超高分辨率图像，需要较长的采集时间（1-30分钟），而样品漂移（通常1 nm/s）会对此产生影响。目前，加入外源标准参照物（荧光小球、金属纳米颗粒等），引入基于额外近红外监测轴向焦平面变化的商用漂移校正系统，或使用基于互相关方法的图像后处理算法等策略，已被应用于样品漂移校正。但是，外源物的引入及光漂白效应等导致三维尺度漂移校正的精度不佳。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 10月15日，中国科学院上海药物研究所研究员黄锐敏团队在Optics Express上，发表题为Three dimensional drift control at nano-scale in single molecule localization microscopy的研究论文，报道一种利用明场照明模式下细胞内囊泡的衍射信息作为内源参考物来补偿样品三维漂移的新策略。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 研究人员通过光路改造，增加一个近红外CCD用于囊泡位置检测。根据其xyz三维位置信息，通过算法对三维压电陶瓷样品台进行漂移校正，获得xy向& lt 1.0 nm，z向& lt 6.0 nm的定位精度。将该方法应用于F-actin的超分辨率显微成像中，并与商用的漂移校正系统及互相关图像后处理算法进行漂移校正比较，结果表明，重建的超分辨率图像的图像质量显著提高，可更好地显示肌动蛋白微丝的细节（图1）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该样品漂移校正方法的优势在于：（1）使用生物样品自身结构作为基准，不需引入外源参照物，从而简化样品的制备过程；（2）不需对显微镜系统做较大改造，费用低廉，普适性较强；（3）校正是基于明场图像，不依赖于荧光，可避免光漂白效应导致的定位精度下降问题。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上海药物所公共技术服务中心分子影像技术服务部博士范晓明为论文第一作者，黄锐敏为论文通讯作者。参与该研究的有德国于利希研究中心博士Thomas Gensch、教授Georg Bü ldt，上海药物所研究生张元亨、祖里帕力· 木沙、张文渊以及上海药物所神经药理学研究国际科学家工作站博士Renza Roncarati。研究工作获得国家自然科学基金委员会、国家卫生健康委员会新药创制科技重大专项、中科院的资助以及国家蛋白质科学中心（上海）的技术支持。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-28-22-32750& id=441680" target=" _self" style=" text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 论文链接 /span /a /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/74b57170-3475-4f34-b184-6022752b7cb4.jpg" title=" 捕获.PNG" alt=" 捕获.PNG" / /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （A）实验光学成像原理图；（B）A549细胞内囊泡在不同z向深度的明场信息；（C）不引入位移校正和引入位移校正以及在两种情况下分别加入和不加入互相关图像后处理算法校正的肌动蛋白微丝的超高分辨率图像比较 /p

【重点摘要】量子相干性和纠缠可以使量子成像和显微技术的分辨率和灵敏度远超传统光学物理极限。为实现这些量子技术,需要使用具备特定功能的检测器。本文旨在强调基于单光子雪崩二极管(SPAD)的传感器在量子成像和显微应用中的重要性,为下一代理想的量子成像器铺平道路。在回顾了主要的提高样本图像分辨率和灵敏度的量子物理原理技术后,指出了雪崩光电二极管(APD)、增强型耦合电荷探测器(ICCD)和电子倍增CCD(EMCCD)等不同传感器的优缺点。然后主要分析了SPAD基传感器,将其确定为量子成像的最佳候选,并批判性地讨论了需求和性能,也与已有的具有特定功能的SPAD架构进行了关联,以配合应用。最终,下一代量子成像器应当整合在此呈现的所有最优构建方案,以检测光子巧合并执行高效的事件驱动式读取,还需利用适当的技术和SPAD设计来优化所讨论的检测性能。【解析度的量子】 利用独特的量子纠缠和相干性,量子光学技术将传统光学的分辨率和灵敏度推向极限。通过操纵单个光子和光子对,量子成像系统可观测到病毒大小的细胞组织结构以及绝缘体材料中的纳米级缺陷。这种操控光的粒子性开启了成像科学的新纪元,将为生物医学应用带来广阔前景。【单光子检测的关键性】 实现量子光学成像的核心是高效和高灵敏的单光子传感。与传统的雪崩光电二极管(APD)和增强型耦合电荷探测器(ICCD)不同,单光子雪崩二极管(SPAD)可以准确检测单个入射光子及其到达时间,从而检测不同通道光子的相干性。SPAD传感器这一独特优势使其成为量子成像领域的最佳解决方案。Enlitech的SPD2200是商业级SPD特性分析系统，专注于分析和测试对LiDAR技术重要的SPAD。近期成功卖入全球SPAD前三大晶圆厂之一。它提供了光谱和时域特性分析模块，灵活满足了dToF模块开发中多样的测量需求，可灵活选择单个模块或综合使用以进行全面性的特性分析。【光子巧合的量子标记】 量子成像通常依赖于光子的量子纠缠和相干性。这需要同时检测两条光路中单个光子的到达时间,以标记光子对的关联性。SPAD传感器提供皮秒量级的时标功能,通过事件驱动式读出高效提取量子光学成像所需的关键信息,不同于CCD或CMOS成像传感器获得的整幅图像。【量子效应的跨尺度成像】 单光子检测促进了从微观尺度到生物组织或器官水平的各种跨尺度的量子成像技术。例如,利用量子光学原理设计的光学相干断层扫描可以实现细胞和组织的三维结构重建 单光子自相关光谱技术可以实现深部组织的非侵入式检测。随着光子检测方法的发展,量子成像未来可望在生命科学和医学领域得到广泛应用。【让我们期待量子世界的新景象】 当前,集成单光子检测的量子相机和显微镜仍属实验室概念验证阶段,但其呈现的分辨率和动态范围已远超同类产品。量子光学成像技术充分发挥量子世界的奥秘,必将给人类打开崭新的景象和认知世界的新视野。让我们共同期待这场成像领域的量子!图20 带电栅控SPAD图像传感器像素架构[64] 采用许可复制[64] 版权2018年,SPIE。图26 不同工艺制作的SPAD的PDP比较[54,65,81,82] 为完整起见,还增加了与ICCD PI-MAX4-III Gen和EMCCD ANDOR iXon3相关的PDP。

3月4日，由中国科学院自动化所田捷研究员担任项目负责人的基金委国家重大科研仪器设备研制专项“小动物光学多模融合分子影像成像设备”项目召开项目启动会，标志着该项目正式启动。 　　本项目由自动化所牵头，清华大学、北京协和医院以及第四军医大学、西安电子科技大学等四家单位共同参加，是迄今为止自动化所资助额度最高的国家基金委项目。 　　针对重大疾病防治和重大新药创制的国家战略需求，该项目拟研制小动物光学多模融合分子影像成像设备。该成像设备以光学分子成像模态为核心，同机融合核素和结构成像模态，从细胞分子、功能代谢和解剖结构等多个层面系统全面地提供生物体生理病理信息。围绕多模成像设备研制这一核心目标，该项目涉及到成像模型、重建算法、成像设备、融合平台、验证评价以及医学生物应用等多方面的研究。该设备将用于开展恶性肿瘤发生发展机理、早期精确诊断以及药物疗效定量评价的医学生物应用研究，为肿瘤早期精确诊断和药物定量疗效评价提供技术支持和设备保障。该项目的实施对推动生命科学和医学的科学研究、技术发展具有重要意义。 　　启动会上，田捷研究员还就项目总体情况、“小动物光学、结构、代谢三模态同机成像设备构建与研发”课题研究方案的报告、项目各子课题分别就课题定位、研究内容、实施方案、具体指标、研究计划等几个方面进行了汇报。 　　基金委医学部常务副主任董尔丹、综合计划局郑永和副局长、中国科学院计划财务局曹凝副局长、院高技术局杨永峰处长、基金委综合计划局谢焕瑛处长、医学部三处李恩中主任，中科院项目评估监理中心金启宏研究员、刘涛副研究员等领导和专家出席会议 美国医学科学院外籍院士戴建平教授、中国科学院吴培亨院士、沈绪榜院士等九位项目专家委员会委员莅临启动会。

一、项目基本情况项目编号：ZB0107-202304-ZCHW0368项目名称：武汉大学细胞成像平台建设、小动物三维活体光学成像系统和原子力显微镜采购项目预算金额：2350.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：2350.0000000 万元（人民币）采购需求：本项目分成4个包，投标人可兼投兼中，如投四个包则需分开编制标书 ，本项目接受进口包号货物名称单位预算（限价）是否接受进口备注01包高内涵成像分析系统1套700万元接受02包超高分辨率共聚焦成像系统1套850万元接受03包小动物三维活体光学成像系统1套500万元接受04包原子力显微镜1套300万元接受合同履行期限：交货期：01-03包：合同签订后90日内 ；04包：合同签订后240日内 ，质保期：01包和03包：验收合格后至少1年；02包：验收合格后至少3年，包含激光器；04包：验收合格后至少5年本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年04月19日 至 2023年04月24日，每天上午8:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：阳光招采电子招标投标交易平台（网址：https://www.yangguangzhaocai.com/）方式：1.拟参加本项目的投标人须在阳光招采电子交易平台免费注册（网址：https://www.yangguangzhaocai.com ---【新用户注册】，相关操作帮助详见：帮助中心--- 投标人注册操作指南）； 2.注册完成后，请于 2023 年 4 月 19 日至 2023 年 4 月 24 日17:00时止（北京时间）登录电子交易平台，点击【投标人】，在【公告信息】---【采购公告】栏下载采购文件，300元/份（包），售后不退。联合体参与响应的，由牵头人注册及下载采购文件。未按规定获取采购文件的，其响应文件将被否决； 3.本项目非全流程电子标，投标人无须办理CA数字证书； 4.在电子交易平台遇到的各类操作问题（登录、注册认证、报名购标、制作及上传标书等问题），请拨打技术支持电话010-21362559（工作日:08:00～18:00；节假日:09:00～12:00，14:00～18:00)； 5.企业注册信息审核进度问题咨询电话：027-87272708； 6.项目具体业务问题请向代理机构联系人咨询（联系方式详见本公告第七条）。售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：武汉大学本级　　　　　地址：武汉市武昌区八一路299号　　　　　　　　联系方式：吴老师 027-68754589　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：湖北国华项目管理咨询有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：武汉市武昌区中北路109号中铁1818中心10楼　　　　　　　　　　　　联系方式：杨楚君 王丹萍 王刚 刘晓栋 张靖佶 027-87271918　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：杨楚君 王丹萍 王刚 刘晓栋 张靖佶电　话：　　027-87271918

黄岩谊，70后，北京大学化学专业本科及博士，美国加州理工学院应用物理系博士后，美国斯坦福大学生物工程系博士后，2006年回国，如今他已成为北京大学生物动态光学成像中心研究员、工学院终身教授、国家&ldquo 863计划&rdquo 新一代高通量测序仪研发项目首席专家，并兼任北京大学化学学院教授。 　　今年4月，黄岩谊在2013年度中国科学发展年会上做了一场关于高通量测序仪的报告，引起了参会者的关注。黄岩谊是如何与高通量测序研究结缘?新一代高通量测序仪研发项目进展如何?对于仪器研制和科学研究的关系，他又是如何看待的? 北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊研究员 　　导师亲历&ldquo 测序&rdquo 引发兴趣 　　2006年回国后，黄岩谊一直从事的是材料相关研究，虽然对测序仪也有些了解，但从未想过涉足。&ldquo 我对测序技术的兴趣源于2009年的一件事。当时，我在斯担福大学的博士后导师奎克教授用自己研发的第三代测序仪测了自己的全基因组，并通过对测序结果的分析发表了一篇文章，其中提及他的一个基因变异增加了他患心血管疾病的风险。出于好奇，我问奎克教授，&lsquo 测基因组后，您知道了什么?&rsquo 他告诉我，他大概知道了自己将来最可能如何死去。&rdquo 　　黄岩谊说，这激发了他的兴趣&mdash &mdash 如果能将测序服务降到普通人可以承受的价位，将很有意义，而当时奎克教授测定全基因组的花费已经降到了史无前例的5万美元。 　　如何能将测序技术做到物美价廉，让大家都能用上?关键在于两点。&ldquo 第一，每个序列读的长度长点 第二，读每个序列的时间短点。而目前的测序仪很难同时满足上述两点，这成了我们研制的突破点。幸运的是，我们课题组擅长测序仪研发所需的两项核心技术，也就是微流控芯片和光学成像技术，于是很自然的我们课题组开始转向测序技术的研发。&rdquo 黄岩谊说。 　　2011年年底，由世界著名的生物物理化学家谢晓亮组建的北京大学生物动态光学成像中心成立，黄岩谊也是其创始人之一，并开始与谢晓亮教授合作开发高通量测序仪。2012年，由黄岩谊担任首席专家，清华大学陈鹏、东南大学刘全俊、上海交通大学王志民参与的&ldquo 863计划生物和医药技术领域新一代测序仪及配套产品研发重大项目&rdquo (以下简称为：863测序仪项目)获得立项支持，黄岩谊的测序仪研制之路也越走越远。 　　863测序仪课题进展顺利 　　目前，测序仪技术已经发展到了第三代，而863测序仪项目并不局限于第三代技术，四个参与单位分别研制第一代、第二代及第三代测序仪。黄岩谊表示，&ldquo 测序仪的代数是一个人为的划分，主要是基于方法和手段的不同，并不像许多人想象的那样，新的一代产品会完全淘汰上一代产品。&rdquo 　　&ldquo 基于毛细管电泳技术的测序仪，是所谓的&lsquo 第一代&rsquo 测序仪，由于测定单基因克隆的价格便宜，准确度高，因而应用还很广泛。而现在主流的高通量测序仪是所谓的&lsquo 第二代&rsquo 测序仪，其主要的特点是高通量，特别适合样品量大的机构使用。&lsquo 第三代&rsquo 测序仪，通常指单分子测序技术的产品，美国Pacific Biosciences和Helicos这两家公司有相关产品，但如今Helicos已破产。在发展时间上，第三代和第二代差不了几年，但在通量方面第三代还不及第二代，所以第三代测序仪也无法替代第二代产品。目前，863测序仪项目刚刚结束了第一年的尝试，参与项目的四家单位分别从不同方向上进行了探索，研制第一代、第二代及第三代测序仪，取得了很好的阶段性成果。&rdquo 　　黄岩谊课题组研制的是改良型第二代测序仪，在研制过程中，黄岩谊觉得最大的困难是精密加工。&ldquo 这方面需要很多经验和时间。和国外比，国内主要的差距是缺少关键部件制造供应商，很多关键零部件还大量依赖进口。此外，人才也是一个问题，国内很少有真正意义的创新人才，更多是跟踪型人才。&rdquo 　　黄岩谊补充道，&ldquo 这两年，我的课题组培养了一批年轻人，他们对仪器设备有兴趣，不仅用，而且擅长改，他们期望自己能做出来。&rdquo 　　对于项目的未来，黄岩谊还是比较乐观，他估计，&ldquo 在三到五年的时间内，我国自己研发的新一代测序仪将会出现在市场上。而这一步的实现，可以摆脱我们对国外品牌的完全依赖，并大大降低测序的成本。&rdquo 　　不为了仪器研制而研制 　　除了测序仪外，黄岩谊课题组还研制很多其他仪器设备。但即便如此，在黄岩谊眼中，他的课题组并不是&ldquo 做&rdquo 仪器的。&ldquo 正如我所在的北京大学生物动态光学成像中心的宗旨一样，我们做的是技术驱动的生命科学研究。我们使用各种各样现有的仪器设备，同时创造性地建设目前市面上没有的或价格昂贵的仪器与设备，最终的目的是为了完成我们想完成的科学研究。问题和目的决定了我们的手段，如果需要做仪器，我们就做，不是单纯为了仪器研制而研制。&rdquo 　　黄岩谊说道，&ldquo 基于自己的兴趣和背景，我将课题组的研究定位在&lsquo 寻找基础物质科学与实验工程器具的交汇点&rsquo 。我希望能将两者融合为一个整体，而不是分割开，用技术突破研究，同时也用研究来推动技术发展。&rdquo 　　也许正是基于上述原因，黄岩谊课题组研发的很多设备并没有产业化。&ldquo 一些是专门为自己实验室设计的，没有产业化需求。但是还有很多通用的小部件、小设备，可以推广并成为很好的产品，需要产业化的支持。&rdquo 黄岩谊说。 　　最后，黄岩谊告诉笔者，他最欣赏北京大学教授、北大方正主要开创者、中国工程院院士王选的一段话&mdash &mdash 科学研究中攻克难关后的兴奋和成果普遍推广后的喜悦是一种最大的报酬，这是金钱换不来的，而今天他所做的一切，包括测序仪的研制都是为了获得这样的&ldquo 报酬&rdquo 。 　　采访编辑：杨娟

门捷列夫曾经说过：“科学是从测量开始的。”光学成像拓展了人类的认知边界，推动了科学的进步，同时也广泛应用于生活的方方面面。然而受到不可避免的镜面加工误差、系统设计缺陷与环境扰动的限制，实际成像分辨率与信噪比往往显著低于完美成像系统。如何实现无像差的完美光学成像，一直是光学中最重要且悬而未决的难题之一。记者从清华大学获悉，近日，该校成像与智能技术实验室提出了一种集成化的元成像芯片架构，为解决这一百年难题开辟了一条新路径。区别于构建完美透镜，研究团队另辟蹊径，研制了一种超级传感器，记录成像过程而非图像本身，通过实现对非相干复杂光场的超精细感知与融合，即使经过不完美的光学透镜与复杂的成像环境，依然能够实现完美的三维光学成像。该成果近日以“集成化成像芯片实现像差矫正的三维摄影”为题以长文形式发表在《自然》期刊上。减小光学像差是百年光学难题光线经光学系统各表面传输会形成多种像差，使成像产生模糊、变形等缺陷。光学系统设计的一项重要工作就是校正这些像差，使成像质量达到技术要求。传统光学系统主要为人眼所设计，秉持“所见即所得”的设计理念，聚焦在光学端实现完美成像。近百年来，光学科学家与工程师不断提出新的光学设计方法，为不同成像系统定制复杂的多级镜面、非球面与自由曲面镜头，来减小像差、提升成像性能。但由于加工工艺的限制与复杂环境的扰动，难以制造出完美的成像系统。“例如，由于大范围面形平整度的加工误差，难以制造超大口径的镜片实现超远距离高分辨率成像；地基天文望远镜，受到动态变化的大气湍流扰动，实际成像分辨率远低于光学衍射极限，限制了人类探索宇宙的能力，往往需要花费昂贵的代价发射太空望远镜绕过大气层。”研究团队负责人、中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海介绍。为解决这一难题，自适应光学技术应运而生，人们通过波前传感器实时感知环境像差扰动，并反馈给一面可变形的反射镜阵列，动态矫正对应的光学像差，以此保持完美的成像过程。基于此，人们发现了星系中心的巨大黑洞。然而，由于像差在空间分布非均一的特性，该技术仅能实现极小视场的高分辨成像，难以实现大视场多区域的同时矫正，并且由于需要非常精细的复杂系统，往往成本十分高昂。将所有技术集成在单个成像芯片上近年来，数字化的高速发展催生了计算光学这一交叉学科，为先进成像系统设计提供了新的思路。记者从清华大学获悉，早在2021年，该校自动化系戴琼海院士领导的成像与智能实验技术实验室研究团队发表于《细胞》期刊上的成果，就首次提出了数字自适应光学的概念，为解决空间非一致的光学像差提供了新思路。在此次最新的研究成果中，研究团队将所有技术集成在单个成像芯片上，使之能广泛应用于几乎所有的成像场景，而不需要对现有成像系统做额外改造，并建立了波动光学范畴下的数字自适应光学架构，通过对复杂光场的高维超精细感知与融合，在具备极大的灵活性的同时，又能保持前所未有的成像精度。“这一优势使得在数字端对复杂光场的操控能够媲美物理世界的模拟调制，就好像人们真正能够在数字世界搬移每一条光线一样，将感知与矫正的过程完全解耦开来，从而同时实现不同区域的高性能像差矫正。”戴琼海说。有望带来成像系统的颠覆性改变研究人员进一步介绍，上述元芯片的数字自适应光学能力有望带来成像系统的根本性改变。传统相机镜头的成本和尺寸都会随着有效像素数的增加而迅速增长，这也是高分辨率手机成像镜头即使使用了非常复杂的工艺也很难变薄、高端单反镜头特别昂贵的原因。戴琼海介绍，元成像芯片从底层传感器端为这些问题提供了可扩展的分布式解决方案，使得我们能够使用非常简易的光学系统实现高性能成像。除了成像系统存在的系统像差以外，成像环境中的扰动也会导致空间折射率的非均匀分布，从而引起复杂多变的环境像差。其中最为典型的是大气湍流对地基天文望远镜的影响，从根本上限制了人类地基的光学观测分辨率。数字自适应光学技术仅仅需要将传统成像传感器替换为元成像芯片，就能为大口径地基天文望远镜提供全视场动态像差矫正的能力。此外，元成像芯片还可以同时获取深度信息，相比传统光场成像方法，其在横向和轴向都具有更高的定位精度，为自动驾驶与工业检测提供了一种低成本的解决方案。戴琼海介绍，未来，课题组将进一步深入研究元成像架构，建立新一代通用像感器架构，或可广泛用于天文观测、工业检测、移动终端、安防监控、医疗诊断等领域。

2015年11月22日，由北京大学、中国科学院生物物理研究所联合主办的“2015年生物医学成像新技术新方法青年论坛”在北京大学中关新园科学报告厅举行。共有100多名生物医学成像领域的青年科学家前来参加了此次会议。　　北京大学科学研究部部长周辉致辞欢迎各位青年学者的到来。18位青年科学家就自己的研究方向作了精彩的报告。　　上午的会议由中科院生物物理所研究员卓彦主持。北京大学生命科学学院研究员唐世明介绍了其团队发展和利用双光子成像技术在清醒猴脑皮层研究视觉神经回路方面的情况。因为猴视觉与人比较接近，所以可以获得更加接近人类视觉神经回路的结果。目前其团队已经实现700-800μ m的活猴脑成像深度。中科院心理研究所研究员左西年主要介绍了国际人脑神经影像“重测信度”与可重复同盟(CoRR)，他通过功能磁共振成像数据，就计算方法的重复性、稳定性以及临床应用等方面进行了讲解。中科院自动化研究所研究员张鑫介绍了他们开发的围绕脑网络研究的多尺度、多模态的成像设备。中科院武汉物理与数学研究所研究员周欣介绍了肺部气体MRI仪器和方法以及肺部重大疾病MRI成像。浙江大学教授牛田野、田梅分别介绍了定量低剂量锥束CT、PET成像技术取得的临床应用新进展和未来的发展方向。北京大学医学部基础医学院刘绍飞老师讲述了活体小动物分子影像监控下的肿瘤精准治疗的探针研究。中科院自动化所研究员王坤介绍了肿瘤光学成像的前沿技术和其研究所在该方面取得的工作成果。　　会议休息期间，多位青年科学家就自己的研究方向进行了海报展示，并同与会代表进行了深入交流。　　下午的报告由北京大学教授陈良怡和研究员孙育杰主持。上海交通大学教授魏勋斌以“in vivo counting of circulating cells”为题，开启了下午的精彩环节。清华大学教授廖洪恩介绍了医学三维成像和精准诊疗的研究意义、现状和未来的发展方向。复旦大学教授季敏标介绍了其小组在受激拉曼散射成像技术用于脑肿瘤的无标记探测中所取得的最新进展。上海交通大学教授贺号介绍了其利用光刺激显微系统对细胞信号的调控研究。中科院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员王凯介绍了自适应光学技术在斑马鱼、果蝇、小鼠深层神经组织成像中的应用。来自台湾的陈壁彰教授介绍了一种“lattice light sheet microscopy”实现超快超高成像的进展。吉林大学的吴长峰教授介绍了基于半导体聚合物的荧光探针设计及其在生物医学成像中的应用，引起了参会者的极大兴趣。来自中科院生物物理所的徐平勇研究员介绍了他们在光激活和光转化荧光蛋白用于多种超高分辨荧光显微成像的应用。中科院生物物理所的孙飞研究员介绍了目前国际上各种电子显微镜技术的现状和他们在电镜成像方面所取得的成绩。最后，来自北京师范大学的贺永教授以他们在脑成像方面所取得的进展结束了下午的报告。　　北京大学分子医学所程和平院士充分肯定了此次会议的成功，表达了对未来的期望。各位与会学者纷纷表示此次会议给予了他们学习交流的机会，对未来中国生物医学成像的发展起到重要的推动作用。　　本次会议得到了北京协同创新研究院、脉动科技有限公司和北京锐驰恒业仪器科技有限公司的赞助支持。

项目编号：SDDX-SDLC-GK-2022025项目名称：山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统项目预算金额：330.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：330.0000000 万元（人民币）采购需求：高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统，亟需购置。具体内容详见招标文件。标段划分：划分为1包。合同履行期限：质保期国产设备3年，进口设备1年。本项目( 不接受 )联合体投标。5、（进口）20221226-025-山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统（发售稿）.pdf

项目编号：SDDX-SDLC-GK-2022025项目名称：山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统项目预算金额：330.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：330.0000000 万元（人民币）采购需求：高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统，亟需购置。具体内容详见招标文件。标段划分：划分为1包。合同履行期限：质保期国产设备3年，进口设备1年。本项目( 不接受 )联合体投标。5、（进口）20221226-025-山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统（发售稿）.pdf

众所周知，现代生物医学成像的进步帮助医生在诊断和治疗上取得越来越大的突破，X光、计算机辅助断层摄影(computer aided tomographic，CT)、磁共振成像、核与超声波成像，生物医学成像技术越来越精细。因此，研究和诊断生物医学应用通常需要成像仪具备较高的空间分辨率、准确的色彩还原度以及弱光条件下较高的灵敏度，而且许多情况需要同时具备这三种因素，才能提高数据的可靠性。选择医学成像相机要考虑的因素选择合适的显微镜学相机、组织学相机、细胞学/细胞遗传学相机、落射荧光相机，对于临床应用进行正确诊断或在研究工作过程中提供可靠数据具有至关重要的作用。那么要如何判断机器视觉相机是否适合您的应用呢？你需要考虑这些因素：01分辨率与色彩精度现代生物医学成像相机所需的分辨率取决于样品中目标结构相对于相机像素大小的放大率，也就是说，显微镜应用的高分辨率可以通过2MP、25MP或介于这两者之间的相机来实现。它取决于光学元件对样品中目标结构进行的相对于相机像素大小的放大率，为了选出能实现所需分辨率的相机，首先要确定待解析样本中最小结构的尺寸，然后将其乘以光学系统中的镜头放大率，从而得出投射到相机传感器上的结构尺寸。如果结构的尺寸至少是相机传感器上像素的2.33（Nyquist）倍，那么相机可以解析此机构。例如，如果这些投射的结构尺寸是~8um，那么3.45um像素的相机可以解析这些结构。测量分辨率还可以用其他方法（如线对数），但上述方法可以通过简单计算，找到用于测试的相机的选项。组织学、细胞学和细胞遗传学等成像应用使用较大范围的白光（~400nm至700nm），或使用此范围内的选定波长（例如565nm）。如果这批样品中的样本不是活动的（即固定的），则可以暴露于亮光下，不会有污渍褪色或样品被杀死的风险。这种情况下，相机的主要要求是高分辨率和色彩还原度。反过来说，弱光灵敏度不是一个重要因素。02灵敏度、量子效率及动态范围对于活体样本的成像应用，面临的挑战是避免样本在太强光线下过度曝光，否则会使荧光分子褪色或杀死样本。这些应用通常使用一种称为落射荧光技术，落射荧光技术可用于固定样本和活体样本。有的标本很难获得或价格昂贵，而且制作样本的材料和人工费用很高。因此，能保护样品质量的系统有助于降低这些成像应用的持续成本。落射荧光使用经过过滤的高能量波长，以刺激样品发出低能量波长。低能量波长再经过过滤返回相机。这种情况下，可以对样品使用强度较小的破坏性光，因此其要求是灵敏度。即便发射光能量较低，具有出色灵敏度的相机也可以提供高质量的图像。如需查找具备出色灵敏度、在弱光条件下性能良好的型号，您可以侧重于以下三种技术规格：灵敏度、量子效率以及动态范围。灵敏度是得到与传感器所观测噪声等效的信号所需的光子数，数值越小越好。量子效率是指给定波长下转化为电子的光子——值越高越好。动态范围是信号与噪声（包括颞暗噪声）的比值，颞暗噪声是指无信号时传感器内的噪声，动态范围值越高越好。通常单色型号的弱光性能优于彩色型号。03因素综合对于同时使用白光和落射荧光的应用，可以选择FLIR配备Sony全新转换增益功能的相机型号，此功能可以优化传感器，实现高灵敏度或高饱和容量。弱光环境较高的转换增益，因为在此条件下，读取噪声被更大程度地弱化，从而产生较低的灵敏度阈值，非常适合在短时曝光下检测弱信号。强光条件下饱和容量得到了Maximun，获得的动态范围得以增强，因此稍低的转换增益是这种情况的理想选择，Maximun动态范围将受限于12位 ADC。挑选合适的机器视觉相机在选择相机时，较新的CMOS传感器是个很好的出发点。较新的传感器通常性能更好（价格可能还更低）另外，如果针对的应用程序需要在几年内购买多个相机（如持续生产诊断仪器），那么就要选择生命周期不会很快结束的相机，否则您可能要承受提前设计替换相机的成本费用。FLIR生产的机器视觉相机型号有200多种，广泛应用于采用新CMOS传感器的三大系列：Blackfly S、Oryx 和 Firefly。01FLIR Blackfly SFLIR Blackfly S系列相机的传感器、外形尺寸及接口最为广泛。这些相机提供USB3和GigE两种型号，功能广泛，设计初期易于整合。板级Blackfly S型号是全功能盒装产品的微型版本，特别适合空间受限和嵌入式的应用，其功能广泛，性价比高，分辨率可达24MP，是生物医学和生命科学应用的选择。FLIR Blackfly S USB3FLIR Blackfly S 板级02FLIR Oryx10 GigEFLIR Oryx相机系列拥有适配最快10GigE接口的高分辨率传感器，能够以60FPS的速度捕捉4K分辨率、12位的图像。Oryx的10GBASE-T接口是经过验证且广泛部署的标准，能够在线缆长度超过50米的经济实惠的CAT6A上或者长度超过30米的CAT5e上提供可靠的图像传输。03FLIR Firefly DLFLIR Firefly相机系列的外壳尺寸娇小、重量轻、功耗低且价格实惠。Firefly DL型号还能够运行已经过训练的神经网络，可用于物体检测或分类。所有FLIR机器视觉彩色相机都可以通过不同的白平衡选项的形式自定义色彩还原，并使用特殊色彩校正矩阵，这对于生物医学成像非常重要，医学成像中，色彩准确度的涵义不同，这取决于人类对诊断的视觉分析以及实现数据准确性的机器可读格式之间的对比。另外，FLIR 机器视觉Blackfly S、Oryx 和Firefly相机系列可通过GenICam3及 Spinnaker SDK进行控制和编程，它们自一开始设计时就以轻松开发与部署为理念时，确保我们能更快进行应用开发和测试。随着医学科技的进步对于现代生物医学成像的需求也将更加严格对于如何选择医学成像相机

仪器信息网讯 12月1日，由振电科技与苏州路演中心联合主办、HORIBA集团科学仪器事业部、道远资本和姑苏区委人才办联合协办的第一届化学成像前沿科技及应用高端论坛在苏州成功举办。本届论坛聚焦化学成像前沿科技及应用，中国科学院院士、昌平实验室主任谢晓亮与波士顿大学讲席教授程继新领衔，18位国内外知名专家学者围绕生命科学、植物学、合成生物学、电化学、免疫组学等前沿热门领域进行学术分享与讨论，共同促进行业进步与发展。苏州市委常委，苏州国家历史文化名城保护区党工委书记、姑苏区委书记方文浜，保护区管委会主任、姑苏区政府区长陈羔，保护区党工委委员、姑苏区委常委、组织部部长陆德峰，保护区党工委委员、姑苏区委常委雷波，保护区党工委委员、姑苏区委常委杨国栋等领导，以及HORIBA科学仪器事业部中国区总经理濮玉梅、振电（苏州）医疗科技有限公司首席执行官王璞等企业高管出席本次论坛。活动现场会议伊始，苏州国家历史文化名城保护区管委会主任、姑苏区政府区长陈羔致欢迎辞。陈羔 苏州国家历史文化名城保护区管委会主任、姑苏区政府区长技术改变生活，科学塑造未来。陈羔区长表示，化学成像技术作为一种跨学科先进技术，具有非常强大的渗透性、扩散性和颠覆性，展现了巨大的应用前景和赋能潜力。他指出，当下的姑苏正焕发着新时代的发展生机，相信在不久的将来，化学成像技术能够取得更多重要成果和创新突破，得到更加广泛应用。同时，也希望科研领域专家、企业合作伙伴以及相关从业人员能够齐心协力，强化联动，共同谱写化学成像领域发展新阶段。最后，陈羔区长祝愿本届论坛圆满成功，向各位专家和参会嘉宾致以诚挚的问候和热烈的欢迎。基础研究是科技创新的源头。本届论坛特别举行了“先进化学成像联合实验室”落地签约仪式和振电科技和HORIBA战略合作签约仪式。先进化学成像联合实验室签约仪式（前排：金阊新城（白洋湾街道）党工委书记 邱炜(左)，苏州威邦震电光电技术有限公司总经理 杨彬(中)，北京航空航天大学医用光子学研究所教授、振电（苏州）医疗科技有限公司CEO王璞(右)；后排：保护区管委会主任、姑苏区政府区长 陈羔(左)，中国科学院院士、北京大学李兆基讲席教授、昌平实验室主任 谢晓亮(中)，苏州市委常委，保护区党工委书记、姑苏区委书记 方文浜(右)）振电科技和HORIBA战略合作签约仪式（前排：振电（苏州）医疗科技有限公司销售总监 李锐(左)，Horiba科学仪器事业部中国区副总经理 遇聪(右)；后排：北京航空航天大学医用光子学研究所教授、振电（苏州）医疗科技有限公司CEO 王璞(左一)，HORIBA法国策略总监暨科学仪器事业部主管 Denis CATTELAN(左二)，波士顿大学讲席教授 程继新(右二)，HORIBA科学仪器事业部中国区总经理 濮玉梅(右一)）随后，进入报告环节。中国科学院院士、昌平实验室主任谢晓亮、波士顿大学讲席教授程继新等18位国内外知名专家学者，围绕化学成像技术在生命科学、植物学、合成生物学、电化学、免疫组学等领域的前沿进展进行探讨与交流。报告人：谢晓亮 中国科学院院士、昌平实验室主任报告题目：20年受激拉曼成像20年人类基因组引发的医学变革谢晓亮院士首先回顾了拉曼技术的发展历史，拉曼光谱是以印度物理学家Sir Chandrasekhara Raman的名字命名，1928年，Sir Chandrasekhara Raman用水银灯照射苯液体时发现了新的辐射谱线，后来被称为拉曼谱线。1960年以后，红宝石激光器的出现，使得拉曼散射的研究进入了一个全新的时期。由于激光器的单色性好，方向性强，功率密度高，用它作为激发光源，大大提高了激发效率，成为拉曼光谱的理想光源。随后，谢晓亮院士分享了在相干拉曼散射显微成像技术领域取得的一系列重要研究成果。谢晓亮院士作为生物物理化学基础科学研究的国际领军人物，近年来大力推动了无标记光学成像技术和新型单细胞基因组测序技术在医学中的应用。2012年，他带领团队在单细胞全基因组学研究有了突破性进展，开发了单细胞全基因组均匀扩增的新方法—多重退火循环扩增法（MALBAC）。2014年9月19日，世界上第一例“MALBAC婴儿”在北医三院诞生，标志着中国胚胎植入前遗传诊断技术处于世界领先水平。迄今为止，中国有4000多对患有单基因疾病地夫妇成功避免了将有这种疾病传给新生儿，证明了无创产前遗传筛查治疗单基因甚至多基因疾病的前景。最后，谢晓亮院士就如何应对未来大流行病开展了介绍，首先要对新病原体进行测序、鉴定关键的宿主细胞结合蛋白；其次通过高通量B细胞测序鉴定数百种中和抗体以及高通量深度突变扫描技术识别可能使病毒逃逸免疫反应的逃逸突变；根据对进化病毒的预测，开发抗体药物和多价mRNA疫苗，以识别逃逸突变；最后用预测出的新变种制造假病毒。谢晓亮院士研究团队基于ACE2亲和力和抗体逃逸数据，成功构建了SARS-CoVer-2 RBD演化预测模型，其可行性已经在全球范围内得到多次验证。报告人：程继新 波士顿大学讲席教授报告题目：Bond-selective chemical imaging: A new window for life science化学键成像通过提供对分子扰动最小的化学信息，为生命科学和材料科学打开了一扇窗户。虽然红外和拉曼显微镜被广泛使用，但由于空间分辨率差或成像速度慢而受限制。近年来相干反斯托克斯拉曼散射和受激拉曼散射显微镜虽然实现了高速化学成像，但它们的性能受到非共振背景或交叉相位调制的限制进而影响了应用范围。振动激发和随后的弛豫有效地产生热量，使光热检测成为成像化学键的自然而灵敏的手段之一。程继新教授报告中介绍了一种新的化学显微镜——振动光热显微镜，模式包括中红外光热（MIP）、受激拉曼光热（SRP）和短波红外光热（SWIP）显微镜，并围绕振动光热显微镜的结构原理、仪器特点以及在生命科学领域中前沿应用等展开了分享。报告人：崔丽 中科院城市环境研究所研究员报告题目：基于单细胞拉曼的环境微生物研究针对环境微生物安全监测和资源挖掘方法挑战，尤其是原位性和功能性研究上的难题，发展单细胞拉曼与稳定同位素标记、先进算法、分子生物学联用技术成为一种新兴方向，通过搭建单细胞分选平台和原位装置，克服培养限制，以实现关键微生物的原位识别、单细胞分选、测序全链条研究。崔丽研究员报告中主要从建立环境活跃抗生素抗性监测新技术平台、发展抗性传播跟踪和风险定量新方法以及创新功能微生物研究新策略新平台三方面展开介绍。报告人：闵玮 哥伦比亚大学教授报告题目：The other side of Raman scattering受激拉曼散射(SRS)显微镜在生物医学成像中产生了广泛的影响。虽然从经典模型中似乎可以很好地理解基本物理，但绝对SRS信号的预测和解释仍然是一个挑战。为此，闵玮教授团队提出了一种量子电动力学方法的SRS显微镜，他从量化过程、自发与受激“系数”关系研究、全量子力学推导以及应用探索四方面展开介绍。最后，闵玮教授表示该方法的建立不仅为SRS显微镜提供了定量的理论框架，而且为拉曼散射的基本性质提供了新的线索。报告人：张驰 普渡大学助理教授报告题目：光学精准控制细胞内生物分子的化学过程显微镜技术的进步已经使人们对生物样品实现了超高分辨率、超强灵敏度以及高化学选择性的检测。然而，对样品内化学反应的控制技术，尤其是精确控制化学变化的方法，却尚未发展。张驰教授团队发明了一种实时精确光控制（RPOC）技术，利用扫描激光显微镜和实时闭环反馈技术实现了能够只在需要的位点精确控制化学过程，精确度可以达到亚500纳米。报告人：Haonan Lin 波士顿大学研究员报告题目：Single-Cell Profiling of Biofuel Production from Engineered Bacteria with Longitudinal Stimulated Raman Scattering Microscopy随着对可持续和环境友好的生物制造需求的不断增加，利用合成生物学技术合成化学品受到越来越多的关注，其核心内容之一是高效微生物细胞工厂的设计与构建，这也对单细胞代谢产物定性和定量分析提出了更高要求。为此，Haonan Lin研究员开发了一种纵向高光谱受激拉曼散射（SRS）化学成像方法，能够提供单细胞的化学成分组成等信息，比如可直接观察大肠杆菌中的游离脂肪酸，进而分析活细胞中脂肪酸的链长和不饱和度。报告人：石玲燕 加州大学圣地亚哥分校助理教授报告题目：Super-Resolution Multimodal Imaging of Altered Metabolism in Aging and Diseases代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，涉及生物分子合成（合成代谢）、维持或分解（分解代谢）的各种复杂生物化学反应。能够评估引起代谢变化的各种信号转导活动和化学反应，是理解正常细胞生理和疾病的关键。石玲燕教授将受激拉曼散射（SRS）成像技术成功转化为具有A-PoD和PRM算法的超分辨多模显微镜，并将其应用于研究衰老和疾病中的代谢动态，比如揭示了果蝇大脑和脂肪体在衰老过程中的脂质代谢动态。报告人：沈微微 北京林业大学博士报告题目：植物细胞壁主要成分的单细胞水平无损原位表征植物细胞壁是一个极其复杂的动态结构网络，也是植物细胞区别于动物细胞的最重要特征之一。植物细胞壁是构成支持植物体的骨架，具有增强细胞机械强度、抵御病虫害伤害等功能。沈微微博士围绕植物细胞壁及其利用、成像及检测技术和基于受激拉曼散射显微技术取得重要研究成果展开介绍。报告人：季敏标 复旦大学教授报告题目：受激拉曼散射显微镜的交叉科学研究探索受激拉曼散射（SRS）显微镜是一种新型的相干拉曼散射成像技术，利用光学相干性和非线性来实现振动信号增强，具有无标记、分子特异性和快速成像等优势。季敏标教授对近年来受激拉曼散射成像技术的发展以及在生物医学和环境科学等交叉学科领域的应用研究展开介绍，包括基于深度的无标记受激拉曼数字病理辅助诊断和环境为颗粒物三维化学表征等。报告人：岳蜀华 北京航空航天大学教授报告题目：Lipid metabolic profiling via quantitative stimulated Raman scattering imaging opens up new avenues for precision medicine受激拉曼散射显微成像是一类新兴的无需荧光标记的分子成像技术，近年来为肿瘤代谢和诊断的研究提供了有力手段。岳蜀华教授通过结合受激拉曼散射、二次谐波、双光子荧光显微成像技术，以及脂质不饱和度量化分析新方法，在单细胞水平上定量绘制了肝纤维化进程中关键生物分子在组织原位上的空间异质性分布。报告人：孔令杰 清华大学副教授报告题目：面向病理诊断的介观高光谱显微成像目前基于H&E染色切片的病理诊断金标准存在着耗时、低效的缺点。孔令杰副教授研究团队在介观显微镜的基础上，引入光谱成像技术，搭建了介观高光谱显微成像系统，并探索其在病理诊断中的应用。报告人：王楠 西安电子科技大学助理研究员报告题目：计算拉曼光谱与成像基于拉曼散射效应和投影断层成像技术的发展，将投影断层成像策略与拉曼光谱技术相结合，可实现大体积复杂系统的高速、无标记和高分辨率的体积化学成像。王楠助理研究员分享了三维显微成像技术、低成本CARS系统和贝塞尔光拉曼三方面研究工作以及在临床样本和中药样本进行的相关应用探索。报告人：王平 昌平实验室教授报告题目：相干拉曼应用于代谢产物和特定蛋白的化学成像王平教授报告中分享了突破光学衍射极限的超分辨相干拉曼分子成像技术，可在细胞和组织水平获得110nm分辨的分子共振拉曼图像。此外，在超快领域，王平教授团队应用双飞秒激光技术顺利研制成功2000幅/秒超快分子成像显微镜，可以跟上剧烈的高分子聚合反应速度，帮助研究人员量化测量自由基触发的水凝胶分子聚合反应动力学过程。报告人：王小召 浙江大学博士后研究员报告题目：正常和OA关节的骨软骨界面高清结构解析及其病理演变机制研究人体膝关节的“骨-软骨”界面组织，结构成分复杂，受力严酷易发生材料失效，进一步可引发骨关节炎（OA）。王小召博士后研究员利用多种微纳米分析技术，探究了正常和OA组织中骨软骨界面的结构解析及病理演变机制，为潜在的治疗靶向策略提供新方向。报告人：施立雪 复旦大学青年研究员报告题目：Super-multiplexed vibrational imaging for 3D spatial biology了解生命体结构和功能复杂性是目前生物学一项重大挑战，开发在三维空间大尺度上对多靶点同时成像的工具将大大提升解析复杂脑神经网络的能力。施立雪青年研究员在报告中分享了超多色振动成像技术以及在三维空间蛋白组学应用探索。报告人：张德龙 浙江大学教授报告题目：Pushing the Limit of Vibrational Imaging Resolution through Temporal Features张德龙教授在报告中介绍了一种新型显微镜技术，通过光热弛豫实现非荧光分子的超分辨率成像（PEAR），摆脱了传统超分辨成像技术对于荧光标记的依赖。此外，他还分享了中红外区分子振动光谱在脂质和蛋白质的特征峰的成像能力，和以金纳米颗粒为代表的电子吸收光谱在可见光区的成像能力。报告人：张尹馨 天津大学副教授报告题目：高分辨率光谱仪及高光谱超分辨显微成像光谱测量及分析在诸多领域应用广泛，宽光谱、高分辨率是商用光谱分析仪的重要发展目标。为此，张尹馨副教授和团队开发了扫描式和直读式高分辨率光谱分析仪，并提出了多次衍射双级联单色器分光方法，在宽光谱范围内波长扫描实现了皮米量级的超高光谱分辨率。在显微成像领域，张教授团队又提出了基于像切分的高光谱结构光超分辨率显微成像方法（HS-SIM），实现了31个光谱通道的快照式超分辨SIM显微成像，并在动态多维度无损解析样本方面进行了相关探索。报告人：洪维礼 北京航空航天大学副教授报告题目：相干拉曼快速药敏检测方法微生物耐药的发展和增加已成为人类健康的全球威胁，部分原因是目前的抗微生物诊断方法无法在疾病早期提供准确有效的结果。洪维礼副教授的报告中分享了一种基于相干拉曼散射成像技术快速测定微生物耐药性方法，利用代谢变化作为生物标记物，可在数小时内确定细菌和真菌的抗菌药物敏感性。论坛期间，振电（苏州）医疗科技有限公司特别举办了UltraView MK-II多模态非线性光学显微成像系统新品发布会。UltraView MK-II多模态非线性光学显微成像系统UltraView MK-II多模态成像系统具有多种成像方式，在支持无标记成像的同时，可以进行传统的三维高分辨荧光成像以及二次谐波成像。成像模态包含相干拉曼（CRS）、二次谐波（SHG）、双光子（TPEF）等。适用于合成生物学、病理组织检测、药物研发、植物学等研究领域。合影留念

近日，美国爱荷华州立大学的研究人员，用高空间分辨率基质辅助激光解吸电离（MALDI）- 质谱成像（MSI）来绘制和可视化了新受精的斑马鱼胚胎单细胞中磷脂类——磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）以及磷脂酰肌醇（PI）的三维空间分布。这是MALDI-MSI首次应用于单个细胞的三维化学成像。相关研究成果已经发表在Scientific Reports上。斑马鱼（Danio rerio）原产于东南亚，是一种小型热带观赏鱼。由于体外受精和光学透明，受精斑马鱼胚胎可在发育的所有阶段进行观察和操作。此外，斑马鱼很容易获得，价格低廉，健壮，易于护理，并且每周可以产下数百个卵。这些独特的遗传特点与实验胚胎优势相结合，使得斑马鱼成为研究早期发育的理想选择。斑马鱼已被广泛用作脊椎动物系统模型，用于研究脂质代谢、脂质在疾病中的作用以及胚胎发育中的脂质动力学。最近，Fraher等人使用LC-MS法进行脂质组学研究，结果显示胆固醇、磷脂酰胆碱（PC）和甘油三酯是斑马鱼胚胎中最丰富的脂质。他们证明，在调动到胚胎体之前，脂质在蛋黄内被加工。电喷雾电离质谱（DESI-MS）也被用于直接的MS分析和单个斑马鱼胚胎中脂质的成像、跨胚胎发育（受精后0,24,48,72和96小时）。研究人员对斑马鱼中的代谢组学和脂质组学研究非常感兴趣，因为这些化合物具有关键的生物学功能，例如作为能量储存源、参与细胞信号传导、并作为细胞膜的必要成分。探索如何调节代谢物和脂质是理解生物系统中发生的生物途径和发育过程的关键。传统分析方法研究小代谢物和脂质需要大量的样品制备、费力的提取、衍生化以及先期对目标化合物的了解。由于样品制备方案和仪器的发展，质谱成像（MSI）已成为这些研究中广泛使用的分析工具。MSI可实现生物分子空间分布的二维可视化，而无需提取、纯化、分离或标记分析物。此外，单个MSI实验可以同时检测许多不同类别的化合物，包括未知物，这使得其可以高分辨率和高通量方式直接对生物分子进行细胞或亚细胞作图。由于生物学在三维生物体中发生，3D成像对生命科学中的许多挑战产生了值得注意的影响并不奇怪。最近，使用质谱成像对完整生物分子进行成像已扩展到3D分析，以确定组织样本、琼脂平板和3D细胞培养物中的体积分子分布。使用质谱法最常见的3D成像方法包括收集样品的连续部分，使用传统的二维质谱成像分别分析每个部分，然后使用计算方法从多个二维集合堆叠和重建最终的3D成像MS数据集等步骤。美国爱荷华州立大学的研究小组（以下简称“研究小组”）开发了高空间分辨率的基质辅助激光解吸电离（MALDI）-MSI，分辨率低至5μm，并将其用于植物代谢物的细胞或亚细胞水平成像。在这里，研究小组利用这种高空间分辨率呈现了新受精的个体斑马鱼胚胎的3D MALDI-MSI。这是用MALDI获得的单个细胞的3D MSI的首次演示，揭示了各种脂质化合物的亚细胞水平定位。（a）受精斑马鱼胚胎在单细胞阶段的奇数编号光学图像。 （b）PE（22：6-16：0）在m / z 762.509和（c）PI（18：0-20：5）在m / z 883.535处的假彩色二维MALDI-MS图像。 通过覆盖所有2D图像，右侧显示投影图像。 所有物种均被检测为去质子化的[M-H] - 。在此分析中，研究小组通过获取62个连续横截面组织切片交替的正离子和负离子模式的MS成像数据，对单个斑马鱼受精卵进行3D MALDI-MSI。这可以对单个细胞中全面的脂质种类进行3D可视化。研究结果显示，所有三种磷脂类都存在于胚盘内的对称分布，以及蛋黄的边界，但每种都显示出不同的区域；PE显示在胚盘中心高度丰富的异质亚细胞区域，除了胚盘外，PC分子种类存在于蛋黄内部，而蛋黄中的PE和PI种类大多不存在。另外，还比较了四种不同的归一化方法以确定当将2D MSI与3D体积重建进行比较时，这些方法中的哪一种可以提供更具代表性的结果。此外，在不同细胞阶段（1-，2-，4-，8-和16-细胞阶段）获得胚胎的全扫描MSI和MS / MS，以研究斑马鱼成长早期阶段磷脂分布的变化。TOF-SIMS已报道被用于单个细胞的3D MSI，特别是结合深度剖析作为实现z方向信息的方式。然而，由于显著的碎裂，可以通过TOF-SIMS分析的高质量化合物主要限于外源性药物化合物。该研究小组所述的研究工作首次证明高分辨率MALDI-MSI可应用于单个细胞的三维化学成像，他们未来的研究将集中在揭示胚胎发育的细节，具有更高的空间分辨率和小代谢物的可视化，以及荧光显微镜的多模态成像等。在MALDI质谱成像方面，融智生物于2017年推出QuanTOF质谱成像系统，该系统集合了新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF，拥有5,000-10,000Hz长寿命半导体激光器，自主开发的数据采集软件。2018年7月，融智生物宣布实现可达500像素/秒的成像速率，提升MALDI-TOF MS成像速率达10倍以上，普通样本成像只需几十分钟，使得质谱成像实现了“立等可取”。 经过进一步的研发，目前QuanTOF质谱成像系统已经实现高达1000像素/秒的成像速率，5-10微米的高空间分辨率，且仍然保持了极高的灵敏度，使得质谱成像真正可使用于临床病理分析、术中分析等应用。