整体透明技术在植物生物学中的应用实例及其剖析

通过采用不同的透明剂和透明方法, 对番茄 (Lycopercicon esculentum)侧根原基、加拿大一枝黄花 (Solidago canadensis)与一枝黄花 (S. decurens)的亲和性识别反应和苏门白酒草 (Conyza sumatrensis)的胚珠发育过程进行了观 察, 提供了整体透明技术在植物生物学中的应用实例, 简要回顾了该技术在植物生殖生物学中的应用和发展状况, 分析了该技术在植物生物学应用中的优势和不足, 探讨了该技术应用中一些具体的技术环节, 如透明剂的选择和使用以及与特殊用途显微镜的配合使用等方面的问题, 并对该技术的应用前景进行了展望。     

整体透明技术在植物生物学中的应用实例及其剖析

通过采用不同的透明剂和透明方法,对番茄（Lycopercicon esculenturm）侧根原基、加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）与一枝黄花（S．decurens）的亲和性识别反应和苏门白酒草（Conyza sumatrensis）的胚珠发育过程进行了观察,提供了整体透明技术在植物生物学中的应用实例,简要回顾了该技术在植物生殖生物学中的应用和发展状况,分析了该技术在植物生物学应用中的优势和不足,探讨了该技术应用中一些具体的技术环节,如透明剂的选择和使用以及与特殊用途显微镜的配合使用等方面的问题,并对该技术的应用前景进行了展望。     

近红外光学成像技术及其在神经科学中的应用

近红外光学成像技术是近年发展起来的一种动态检测脑功能的方法。采用这种技术可以测量在脑活动时氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和细胞色素氧化酶等的变化,同时得到与刺激相关的细胞内和细胞外活动的改变。近红外光学成像技术的时间分辨率较高,并具有简便易行、价格低廉和无损伤性等特点,有望可以同时检测神经元活动、能量代谢以有血液动力学的变化。目前它已作为检验功能性磁共振成像原理的一种方法,并在认知神经科学和医学等的研究中得到越来越广泛的应用。     

多光子显微成像技术在脑部疾病研究中的应用

由于多光子显微技术具有高时空分辨率、低损伤性、可对活体长时间成像等特点,近年来已被广泛应用于生物医学等领域,并且在多种疾病诊断中展现出巨大的应用潜力.尤其是在脑部疾病的研究中,利用多光子成像技术可实现对复杂神经网络的研究,包括对脑部神经细胞、血管、肿瘤等进行实时成像并研究各自之间的相互作用,能进一步揭示脑疾病的发病机制并指导检测治疗方法的开发.本文简要介绍了多光子成像技术的基本原理及特点,总结了其在阿尔茨海默病、脑中风、脑肿瘤等多种脑部疾病中的应用,详细阐述了近年来利用多光子成像技术在脑部疾病研究中所获得的成果,并对多光子成像技术的发展前景进行了展望,预期其在脑部疾病的研究中将发挥更大的作用.     

光学相干断层成像在临床医学中的应用

光学相干断层成像(OCT)是一种基于弱相干光学断层成像技术,可以对生物组织活体断层成像,是继计算机X射线摄影(CR)和数字X射线摄影(DR)、超声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)之后又一新的生物组织成像方法。OCT在眼科、皮肤科、心血管科、肿瘤科、骨科、口腔科、妇科等对组织病变的早期光学诊断和实时动态监测方面具有广泛的应用及重要的临床价值。本文就OCT的基本原理、研究现状、主要的临床应用和应用过程中存在的问题进行综述并展望未来相关的发展趋势。     

整体染色透明技术在植物学研究中的应用简介

整体染色透明技术在植物学研究中的应用简介李婷婷（学生）（华南农业大学农学系广州５１０６４２）１整体染色透明技术的历史及发展整体染色透明技术是近２０年发展起来的制片新技术。它不需要切片,只经过透明剂透明或染色透明便可在显微镜下观察,是一种较石蜡制片简便...     

生物光学成像技术在干细胞应用中的研究进展

干细胞目前已应用在多种疾病的治疗中,前景十分广阔,但干细胞存活、分布和迁移等具体机制仍未明确,需要通过长期有效、无副作用的干细胞示踪技术进一步研究.生物光学成像(OI)技术与干细胞相结合,操作简单、成像直观,并有高灵敏度和高特异性,可以实时、无创监测干细胞在动物活体内的生物学活动.本文就OI示踪技术的原理及其在干细胞应...     

活体动物体内光学成像技术的研究进展

生物发光和荧光成像作为近年来新兴的活体动物体内光学成像技术,以其操作简便及直观性成为研究小动物活体成像的一种理想方法,在生命科学研究中得以不断发展。利用这种成像技术,可以直接实时观察标记的基因及细胞在活体动物体内的活动及反应。利用光学标记的转基因动物模型可以研究疾病的发生发展过程,进行药物研究及筛选等。本文综述了现有活体动物体内光学成像技术的原理、应用领域及发展前景,比较了生物发光与几种荧光技术的不同特点和应用。     

多尺度的光声显微镜用于癌细胞及实体瘤成像

多尺度显微成像系统(M-PAM)被发展,并被用于成像从癌细胞到实体肿瘤的多尺度生物结构.该装置由二维运动平台,扫描振镜,物镜,聚焦超声换能器组成,其横向分辨率达到3 μm.结果显示该系统可以对体外培养黑色素瘤细胞与体内的黑色素瘤进行无标记成像.基于具有靶向性的探针,M-PAM系统可以对体外培养的U87-MG肿瘤细胞以及体内U87-MG实体肿瘤进行成像.综上所述,M-PAM系统将是研究肿瘤的有力工具.     

多光谱成像技术在植物学研究中的应用

多光谱成像(MSI)技术是一种新兴的成像检测技术, 通过将光谱与成像合二为一, 可实现植物结构、生理、生化表型的定性定量分析及其特征分布的评估。近年来, 与数学建模分析结合的MSI技术具有强大的信息捕获能力, 在植物学研究中展现出强劲的应用潜力。该文介绍了MSI技术的成像原理, 总结了近年来MSI技术在植物损伤鉴定、病害研究、代谢物质生化特征及生理进程鉴定方面的应用, 展望了该技术在植物研究领域的前沿性发展, 以期使MSI技术在植物研究中得到更好的应用。     

采用OCT系统对组织光学通透的研究

组织通透方法采用高折射率化学试剂对生物组织进行渗透,改变组织的光学均匀性,可以有效地改善光学成像的穿透深度,受到生物医学光学研究领域的重视。利用光学相干层析成像技术,测量通透过程中不同测量深度下组织的散射特征的变化。通过采用系统信号对数的梯度值近似地表征光学散射系数,研究了通透过程中组织的散射特征随渗透时间和测量深度的动态关系。实验证明了组织通透可以有效地增加光子的穿透深度,并改善成像质量。研究发现:不同测量深度处组织的散射系数及其变化幅度、变化过程和变化趋势等均存在一定的差异性,并与组织的微观结构、其通透效果,化学试剂在组织中的渗透行为等有密切关系,有助于组织通透过程的理解,并为组织通透机制提供可能的实验依据。     

综述: 光学显微水平全脑成像方法的研究进展

在全脑水平研究哺乳动物复杂的脑神经网络是现代脑科学的重要研究目标之一,但由于缺乏合适的研究方法,已有的研究还局限于高等动物的局部脑回路或低等动物的脑网络．为了实现大范围的高分辨三维成像,近10年来,发展出了一些光学显微成像新方法,已经或有希望应用于哺乳动物全脑的神经元网络成像研究中．本文对上述方法进行了归纳和比较,综述了各种成像技术在空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面的性能表现及面临的挑战．     

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic imaging. In medical applications, one of the major limitations of optical sensing technology is its susceptibility to environmental conditions, e.g. changes in pressure and temperature, which may saturate the detection. Additionally, the clinical environment often imposes stringent limits on the size and robustness of the sensor. In this work, the combination of pulse interferometry and fiber-based optical sensing is demonstrated for ultrasound detection. Pulse interferometry enables robust performance of the readout system in the presence of rapid variations in the environmental conditions, whereas the use of all-fiber technology leads to a mechanically flexible sensing element compatible with highly demanding medical applications such as intravascular imaging. In order to achieve a short sensor length, a pi-phase-shifted fiber Bragg grating is used, which acts as a resonator trapping light over an effective length of 350 µm. To enable high bandwidth, the sensor is used for sideway detection of ultrasound, which is highly beneficial in circumferential imaging geometries such as intravascular imaging. An optoacoustic imaging setup is used to determine the response of the sensor for acoustic point sources at different positions.     

基于空间频域滤波高动态光学投影层析的斑马鱼三维成像研究

本文提出了一种基于空间频率滤波的多曝光融合的高动态投影层析三维成像方法,实现了活体斑马鱼（17 mm × 4 mm,最大厚度为2.33 mm,最小厚度为0.29 mm）的三维结构成像. 通过相机采用不同曝光时间记录系列吸收图像,将每张图像取变换到频域去除低频后,将各张滤波后叠加并逆傅里叶变换回空域,对变换后的图像进行归一化处理,最终获得高动态图像. 在每个投影角度获得这种高动态吸收投影图像,进行滤波反投影算法重建,获得高动态的整条斑马鱼三维结构信息. 实验成像结果表明,这种空间频率滤波多曝光融合的高动态光学投影层析三维成像研究,可以获得复杂结构更丰富的空间信息,对斑马鱼等模式生物早期胚胎生长发育进程进行监测和定量评估有一定的应用前景.     

用于全眼段成像和视轴参数测量的四焦点开关光学相干断层扫描

本文演示了四焦点开关傅里叶域光学相干断层扫描系统用于全眼段成像和体内视轴参数(VAP)测量的可行性.使用包括不同厚度平行玻璃板的两个同步转盘来将探测光束的焦点位置从角膜以及晶状体的前部和后部切换到视网膜.该过程同时增加了参考光束的深度范围.这种多级聚焦的方法可以使探测光束完全聚焦在人眼的每个部分.初步实验表明,该方法可...     

图形处理器在实时光学相干断层成像中的应用

光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)技术在成像过程中具有极大的数据量和计算量,传统的基于中央处理器(central processing unit,CPU)的计算平台难以满足OCT实时成像的需求。图形处理器(graphics processing unit,GPU)在通用计算方面具有强大的并行处理能力和数值计算能力,可以突破OCT实时成像的瓶颈。本文对GPU做了简要介绍并阐述了GPU在OCT实时成像及功能成像中的应用及研究进展。     

Optical clearing for multiscale biological tissues

Three‐dimensional reconstruction of tissue structures is essential for biomedical research. The development of light microscopes and various fluorescent labeling techniques provides powerful tools for this motivation. However, optical imaging depth suffers from strong light scattering due to inherent heterogeneity of biological tissues. Tissue optical clearing technology provides a distinct solution and permits us to image large volumes with high resolution. Until now, various clearing methods have been developed. In this study, from the perspective of the end users, we review in vitro tissue optical clearing techniques based on the sample features in terms of size and age, enumerate the methods suitable for immunostaining and lipophilic dyes and summarize the combinations with various imaging techniques. We hope this review will be helpful for researchers to choose the most suitable clearing method from a variety of protocols to meet their specific needs.      

Optical clearing methods: An overview of the techniques used for the imaging of 3D spheroids

Spheroids have emerged as in vitro models that reproduce in a great extent the architectural microenvironment found in human tissues. However, the imaging of 3D cell cultures is highly challenging due to its high thickness, which results in a light-scattering phenomenon that limits light penetration. Therefore, several optical clearing methods, widely used in the imaging of animal tissues, have been recently explored to render spheroids with enhanced transparency. These methods are aimed to homogenize the microtissue refractive index (RI) and can be grouped into four different categories, namely (a) simple immersion in an aqueous solution with high RI; (b) delipidation and dehydration followed by RI matching; (c) delipidation and hyperhydration followed by RI matching; and (d) hydrogel embedding followed by delipidation and RI matching. In this review, the main optical clearing methods, their mechanism of action, advantages, and disadvantages are described. Furthermore, the practical examples of the optical clearing methods application for the imaging of 3D spheroids are highlighted.