2015值得关注的技术:深度成像

编辑: 逍遥路 关键词: 高中生物 来源: 高中学习网


2015开年第一期《NatureMethods》杂志除了评出2014年度技术以外,还对一些热门技术进行了一番展望。

要全面了解器官或组织的结构和功能,最好是在其完整状态下进行研究。正因如此,透视器官深处一直是生物学家的一大梦想,现在能实现这一梦想的技术已经触手可及。

一般来说,要对不透明的生物样本进行深度成像是非常困难的。为了克服这个问题,人们开发了许多“透明化”方法。CUBIC、iDISCO和PACT都能使固定样本的组织透明化,并且保留荧光标记的信号。这样的技术将会渗透到多个领域,为人们解决各种各样的问题。

不过,上述透明化技术并不适合活体样本。在这种情况下,我们需要通过其他途径来减少样本的光散射和提高透明度。举例来说,我们可以使用非线性激发(比如双光子显微镜)或者近红外光成像,近红外光在生物组织上有较深的穿透能力。最近人们还开发了遗传学编码的近红外探针和纳米颗粒,特别适合非侵入性的癌症研究和活细胞追踪。更长波长的成像技术,将实现更深的组织穿透。

克服生物样本的光散射还有另一个方法,那就是放弃光学成像,改用光声成像(photoacousticimaging)。在光声成像中,入射光被组织吸收并转变成为超声波。超声波没有光那么容易散射,因此这一技术能比传统显微镜成像得更深,同时保持很好的分辨率。利用生物学物质的吸收特性,光声成像可以实现无标记的成像。比如说,利用饱和与不饱和血红蛋白的吸收差异,可以在大脑中进行功能性成像。

随着成像深度的增加,像差问题会越来越严重。在天文学上,人们用自适应光学技术来校正像差,最近这一技术也开始用于成像透明的生物学样本,比如斑马鱼胚胎。随着技术的发展,相信自适应光学技术很快就可以用于不那么透明的生物体。

现在,可选择的深度成像技术越来越丰富。这一领域的快速发展,将为科学家们提供更强大的工具,帮助他们在天然环境中对细胞和组织进行分析。


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