双色荧光成像在体微型显微镜

目前微型显微镜光学系统大都采用梯度折射率透镜作为物镜,受其色差限制,双色荧光成像效果较差。首先设计了微型消色差镜头代替梯度折射率透镜,分别以大脑皮层和深层成像为应用方向设计了两套光学系统,视场为1.10 mm×1.10 mm和0.77 mm×0.77 mm,分辨率都达到3.47μm;其次,设计了数据采集电路,实现10帧/s的双色荧光同时成像,并将视频数据存储于内置存储卡中,去除了线缆对动物行动的限制;最后,通过优化结构设计形成了双色荧光成像微型显微镜样机,整体重量为6.2 g,方便动物随身佩戴。通过双色荧光微球仿体成像实验验证了该设备的技术指标及可靠性,预期在脑科学研究中具有较好应用价值。

可实时活检脑肿瘤微型显微镜

日前，美国圣约瑟夫医院和医疗中心巴罗神经学研究所的专家最新研制出一种微型手持显微镜——激光共聚焦显微镜。该仪器在手术过程中更容易识别肿瘤的位置，从而将脑肿瘤切除手术变得更为精确。

显微镜芯片闪亮登场，打造微型显微镜设备

研究人员发现了一种可以将针孔光学设备，微流体以及电荷藕合器件（以下称CCD）在一个芯片上组合成为可工作的显微镜设备，当今这些笨重、昂贵的显微镜设备有望变得更小，更便宜。

基于超构透镜的微型头戴式荧光显微镜设计

微型头戴式荧光显微镜可以对自由移动活体动物大脑中的神经活动进行实时成像,是近些年兴起的脑科学研究新仪器。然而,目前大多数微型荧光显微镜为了做到更小巧、更轻便,视场都比较小,这使得可用于观测的神经细胞数量受限,虽然有大视场系统的报道,但重量都比较大,对动物的自由行为会产生一定的影响。为了提高微型荧光显微镜成像性能,同时降低其重量,光学系统采用超轻、超薄、成像质量高的超构透镜。本文首先推导了双曲相位超构透镜的像差公式,并以此为指导,完成了一款视场为4 mm×4 mm、NA为0.14的微型荧光显微镜设计,实现了7种初级像差的校正。装配完成的样机重量仅为4.11 g,全视场范围内分辨率为7.8μm,对自由移动小鼠大脑中的神经活动进行成像观测能够达到单细胞分辨率。

微型头戴式单光子荧光显微成像技术研究进展

微型头戴式单光子荧光显微成像技术是近些年出现的用于神经科学研究的一种突破性方法,可以对自由移动活体动物的神经活动进行实时成像,提供了一种前所未有的方式来访问神经信号,增强了对大脑如何工作的理解。在脑科学研究需求的推动下,目前已经出现了许多种类型的微型头戴式单光子荧光显微镜,如高分辨率成像、无线记录、三维成像、双区域成像和双色成像等。为了更加全面地了解和认识这种新兴的光学神经成像技术,本文按成像视场进行分类,对目前报道的不同类型微型头戴式单光子荧光显微镜所具有的特点进行了介绍,重点讨论了其所采用的光学系统方案和光学性能参数,分析对比了不同方案的优缺点,以及未来的改进方向,以便为脑科学研究人员的实际应用提供参考。

基于微型化双光子荧光显微镜的自由活动小鼠脊髓成像方法

脊髓作为连接大脑与周围神经系统的桥梁,在躯体感觉和运动过程中发挥着编码大脑下行指令和外周输入信号的重要作用。通过光学成像方法,实时解析动物行为和脊髓神经活动之间的关系仍是神经科学研究的一大挑战。该文借助微型化双光子荧光显微镜,开发出一套适于自由活动小鼠的脊髓神经细胞活体成像方法,并通过对脊髓前动脉血管的成像,评估了该方法在无束缚环境中自由活动的动物自发行为和剧烈运动过程中的图像质量和成像稳定性。从物理层面解决了以往研究所面临的由于脊髓无规则运动导致的图像偏差和丢失等关键问题,实现了基于微型化双光子荧光显微镜的活体脊髓稳定成像。此外,利用该方法,还实现了小鼠脊髓背角浅层神经元活动中单个神经元钙信号的实时成像。这将为探究脊髓在躯体感觉和运动过程中神经元活动模式提供技术支持,对推动脊髓功能神经网络的研究具有重要意义。

基于微流控芯片的牛乳体细胞均匀分布与计数方法研究

生鲜牛乳中的体细胞数量是判断奶牛是否患有乳房炎的重要依据。针对牛乳在取样过程中细胞贴壁沉降等原因造成体细胞分布不均匀,从而导致体细胞计数不具有代表性的问题,文中提出了一种基于九宫格型微流控芯片使体细胞分布均匀并提升计数准确率的方法。首先在Comsol仿真的基础上制备了九宫格型微流控芯片,提高了细胞分布的均匀度。其次研制了集染色、搅拌于一体的负压进样系统,保证在进样过程中持续保持体细胞分布的均匀度和不受空气的污染。并配合芯片研制了微型显微成像系统,对芯片的九个观测腔拍摄图像。最后通过图像处理的方法对体细胞进行计数,并判断奶牛乳房的健康状况。实验结果表明,每组九张图像体细胞数量的标准差系数均小于等于1.61%,系统计数准确率可达到99.23%。该研究方法为奶牛乳房炎的检测与预防奠定了基础。

微型化显微成像系统的关键技术及研究进展(特邀)

神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法,微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来,科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求,先后研制了单光子、多光子成像系统,并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面进行不断优化,提升系统性能,扩展应用范围。将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论,综述各方向研究进展,旨在为该领域技术提升和神经科学应用提供参考。

实验室是创新的源头(二)——访中国科学院院士北京大学程和平教授

首先介绍了超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统。接着提出实验室是创新的源头,交叉学科促进创新,提出培养交叉人才的3条途径。指出科技创新要注重原创,对年轻人的成长提出3点期望,实验室应助力高等教育现代化发展的3点意见。最后对加强大科学工程建设提出4个命题。

实验室是创新的源头(三)——访中国科学院院士北京大学程和平教授

首先介绍了超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统。接着提出实验室是创新的源头,交叉学科促进创新,培养交叉人才的3条途径。指出科技创新要注重原创,对年轻人的成长提出3点期望,实验室应助力高等教育现代化发展的3点意见。最后对加强大科学工程建设提出4个命题。

实验室是创新的源头(一)——访中国科学院院士北京大学程和平教授

首先介绍了超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统。接着提出实验室是创新的源头,交叉学科促进创新,提出培养交叉人才的3条途径。指出科技创新要注重原创,对年轻人的成长提出3点期望,实验室应助力高等教育现代化发展的3点意见。最后对加强大科学工程建设提出4个命题。

纳米技术在医疗上的应用

纳米智能药物 在医药学领域,纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便。数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。从最近召开的我国首届纳米生物医药研讨会获悉,我国巳成功地研制出纳米级的新一代抗菌药物。这种粉末状的纳米颗粒直径只有25纳米,对大肠杆菌。

世界之最 为神经科学研究打开了一扇门 2.2克显微镜 看得清一个细胞

吴润龙是北大前沿交叉学院和分子医学所的博士生,他的主要实验器具是一个微型显微镜,"它的直径只有0.4毫米,重2.2克。"吴同学介绍。在北京大学王克桢楼214室里,吴博士开始实验。他坐在电脑前,一根红色传输线与电脑相连,线的末端是一个直径1厘米的正方板,板上有一个不注意根本看不见的小点。

手机显微镜可发现血液中的寄生性蠕虫

一项新的研究报道,一种手持装置可将手机转变成视频显微镜,它能快速、准确地发现血液中的寄生虫——罗阿罗阿丝虫。对33名喀麦隆患者所做的现场测试证明这种装置有潜力成为一种诊断工具,并在数分钟内确定是否能用一种抗寄生虫药物对患者进行安全地治疗;该药物会在某些感染罗阿罗阿丝虫的患者中引起脑损伤。中非国家已经实施了大规模的用药计划;

基因编辑技术和光遗传学技术联合钙成像在疼痛研究中的应用进展

背景疼痛的机制以及环路十分复杂，涉及外周、脊髓和脊髓上多个水平，并且相互交叉、抑制或促进，要解决疼痛的问题，就要清晰认识疼痛环路和机制。目的随着基因编辑技术和光遗传技术的发展，联合在体的光纤和显微成像记录技术，推进这些方法的联合使用，为探究复杂的外周、脊髓和脊髓以上水平疼痛环路提供新的机会。内容综述迄今在疼痛研究领域的钙成像技术，以及基因编辑技术、光遗传学技术，联合在体的光纤和显微成像记录技术的研究进展，并介绍脊髓水平在体的光纤和显微镜固定问题的解决，并阐明其在疼痛研究中的潜在应用价值。趋向上述方法的联合使用为探究复杂的外周、脊髓和脊髓以上水平疼痛环路和机制，提供了一个前所未有的机会。随着技术的不断进步，相信人们终将解决有关疼痛的未知问题。

酷创新

01太阳能马路 初创公司Solar Roadways位于美国爱达荷州,今年五月,当他们发布了病毒式营销视频广告＂Solar FREAKIN Roadways＂之后,就立刻登上了头条。沥青马路每天日晒雨淋不断损耗,还需要大量的人力物力财力去维护,Solar Roadways由相互咬合的钢化玻璃面板和光电板铺设,面板中嵌有光伏电池板,能利用太阳能发电,该公司开发了一种有微信息处理功能,且节能的智能马路表面,还可以调整冷热,马路可以使用LED等点亮。