Miniscope3D单次微型三维荧光显微镜

与现有设备相比，重量更轻的微型荧光显微镜在系统生物学中有着广泛的应用。现有的微型荧光显微镜是生命科学中的标准技术，但它们仅提供二维(2-D)信息。现在在有关“自然之光：科学与应用”的新报告中加利福尼亚大学伯克利分校和比利时布鲁塞尔自由大学共同开发了生物工程，电气工程和计算机科学联合研究生课程的科学家Kyrollos Yanny，Nick Antipa和一组科学家开发了单发3-D荧光显微镜。他们通过在物镜的孔径光阑处使用优化的多焦点相位掩模来代替传统的2-D微型镜的套筒透镜，从而设计出了一种称为Miniscope3D的新设备。Yanny和Antipa等人使用该设备。光学记录自由活动动物中的神经活动以及孵化器中以及芯片实验室设备中的长期原位成像应用。

微型荧光成像和技术创新

微型荧光显微镜在系统生物学中很重要，它可以光学记录自由移动动物的神经活动，在培养箱和医疗设备中进行长期原位成像。这种显微镜也被称为“微型显微镜”，由3-D打印部件制成，尽管仅提供2-D荧光成像。单次拍摄方法可以实现更快的拍摄速度和受相机帧速率限制的时间分辨率。例如，以前开发的微型光场显微镜(MiniLFM)可以使用优化算法处理神经活动。在这项工作中，Yanny等人。开发了3D微型镜以实现更高的分辨率与现有技术相比，重量更轻。该团队通过成像荧光分辨率目标以及自由游泳的生物样本和小鼠脑组织来测试微观能力。他们与两光子显微镜进行了比较，验证了重建的结果，以了解新技术的局限性。

为了在小型，轻巧的设备中实现高质量的成像，Yanny等人。将相位掩模(穿过掩模的光将经历与材料厚度成比例的相移)放置在傅立叶空间中，以减少计算负担并提高紧凑性。他们以较小的横向分辨率损失和较低的信噪比为代价，为2-D微型镜增加了3-D功能。该算法将光学理论与压缩传感相结合，以制造优化的相位掩模。该技术促进了具有更高分辨率，开放源代码设计，更高质量制造以及高效校准方案或重建算法的新型微型3D显微镜架构。