团队利用光片扫描荧光显微镜开发光子高效体积成像方法

在生物成像中，研究人员的目标是实现3D、高速和高分辨率，同时具有低光漂白和光毒性。光片荧光显微镜(LSFM)有助于实现这一目标。基于独特的激发和检测方案，LSFM可以对具有高时空分辨率和低光漂白的活体标本进行成像。它已显示出生物样本3D成像的巨大潜力。

LSFM技术的原理是用薄光片照射样品，然后沿垂直于光片透射的轴收集发射的荧光。因此，只有靠近焦平面的荧光团才会被激发和检测到。使用更薄的光片可以提高轴向分辨率，而更长的光片可以改善视野(FoV)和成像速度。需要权衡，因为很难生成薄而均匀的光片。

可以平铺多个光片以生成具有更高纵横比的虚拟光片。然而，多光束也会引入旁瓣，从而降低轴向分辨率和光学切片。轴向扫描光片显微镜(ASLM)使用狭缝来抑制旁瓣。它使用sCMOS的滚动快门，自然充当狭缝，以同步光束扫描。ASLM可以以最佳轴向分辨率对任意大的FoV进行成像。然而，卷帘外的荧光信号将被拒绝，因此更大的FoV是以更低的光子效率为代价的。

UTS-SUSTech生物医学材料器件联合研究中心的一个研究团队最近开发了一种扩大FoV的光子有效方法。正如AdvancedPhotonicsNexus报道的那样，该团队采用了超分辨率成像技术图像扫描显微镜(ISM)来开发ISM增强型横向扫描光片显微镜(iLSLM)。

在iLSLM中，首先通过轴向扫描聚焦光束生成“光针”。当捕获光针的图像时，应用像素分配以生成虚拟的更薄的光片。之后，“光针”被横向扫描以形成完整的光片。与狭缝不同，像素分配在不牺牲光子效率的情况下提高了光学切片和轴向分辨率。

研究人员发现，iLSLM和ASLM在轴向分辨率和光学切片方面都比传统的扫描聚焦光片(SFLM)好得多，并且当需要>55%的光子效率时，iLSLM优于ASLM。然而，iLSLM目前的工作是基于数字像素重新分配，这大大降低了成像速度。未来，研究人员将探索光学像素重新分配，以实现与ASLM相同的成像速度。同时，iLSLM将适用于光漂白问题严重或标本易受光毒性影响的应用。