香港大学 凯文·西亚博士(右一)和他的团队开发了一种新的光学成像技术，使3D荧光显微镜更有效，损伤更小
(左起:任宇轩博士、赖奎尼博士和钱凯文博士)学分:@香港大学 几十年来，科学家们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
但是这些平台很多往往太慢，无法在3d中跟随生物的动作；并且在强光照射下对活的生物标本的伤害太大
为了应对这些挑战，一个由Dr
香港大学(HKU)电机与电子工程系副教授、生物医学工程学士课程主任钱永健开发了一种新的光学成像技术——编码光板阵列显微术(CLAM)——这种技术可以高速进行三维成像，并且具有高能效和足够温和的特性，可以在扫描过程中以现有技术无法达到的水平保存活体样本
这项先进的成像技术最近发表在《光:科学与应用》杂志上
一项美国专利申请已经提交
“CLAM允许以与最先进的技术相当的高帧率进行三维荧光成像(每秒约10个体积)
更重要的是，它的能效更高，比科学实验室中广泛使用的标准三维显微镜温和1000多倍，这大大减少了扫描过程中对活体样本的损害
台湾半导体产业协会
现有的三维生物显微镜平台速度很慢，因为样本的整个体积必须依次逐点、逐行或逐平面地扫描和成像
在这些平台上，单一的三维快照需要在标本上重复照明
这些标本经常被比阳光强几千到几百万倍的光照
这可能会损坏标本本身，因此不利于解剖科学、发育生物学和神经科学等不同应用的长期生物成像
此外，这些平台通常会很快耗尽有限的荧光“预算”，这是一个基本的限制，即荧光只能在有限的时间内发光，然后在一个称为“光漂白”的过程中永久消失，这就限制了可以对样本进行多少次图像采集
编码光板阵列显微镜学分:@香港大学 “对样本的重复照射不仅加速了光漂白，还会产生过多的荧光，最终无法形成最终图像
因此，荧光“预算”在这些成像平台上被大量浪费
Tsia已添加
CLAM的核心是使用一对平行的镜子将一束激光束转换成高密度的“光片”阵列，以荧光激发的方式扩散到样本的大面积区域
整个三维体积内的图像被同时捕获(即
e
并行化)，而不需要像其他技术要求的那样逐点或逐行或逐平面地扫描样本
CLAM中的这种三维并行化导致非常温和和有效的三维荧光成像，而不牺牲灵敏度和速度
任玉轩，博士后研究员
CLAM在减少光漂白效应方面也优于普通的三维荧光成像方法
为了保持CLAM中的图像分辨率和质量，该团队转向码分复用(CDM)，这是一种广泛用于电信中同时发送多个信号的图像编码技术
“这种编码技术允许我们使用二维图像传感器同时捕获和数字化重建所有三维图像堆栈
清洁发展机制以前从未用于三维成像
我们采用了这项技术，并取得了成功
赖，另一位开发该系统的博士后研究员
作为概念验证，该团队应用CLAM捕捉微流控芯片中快速微粒流动的三维视频，其体积速率超过每秒10个体积，与最先进的技术相当
利用CLAM实现高速3D成像
学分:香港大学 “CLAM在成像速度方面没有根本的限制
唯一的限制来自系统中使用的检测器的速度，即
e
拍摄快照的照相机
随着高速摄像技术的不断进步，CLAM总是能够挑战其极限，达到更高的扫描速度。”
发起这项工作的博士后吴
该团队进一步将CLAM与HKU LKS医学院新开发的组织清除技术相结合，以高帧率对小鼠肾小球和肠道血管进行三维可视化
“我们预计这种组合技术可以扩展到大规模的生物样本的三维组织病理学研究，如为神经科学研究绘制大脑中的细胞组织
“博士
Tsia说
“由于CLAM成像比所有其他方法都要温和得多，它特别有利于对活体生物样本进行长期、连续的‘监视’
这可能会影响我们对细胞生物学许多方面的基本理解
g
持续追踪动物胚胎如何发育成其成人形态；实时监控细胞/生物体如何被细菌或病毒感染；看看癌细胞是如何被药物杀死的，以及目前现有技术无法完成的其他挑战性任务
Tsia已添加
CLAM可以用最少的硬件或软件修改来适应许多当前的显微镜系统
利用这一点，该团队正计划进一步升级目前的CLAM系统，用于细胞生物学、动物和植物发育生物学的研究
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