采用FluoSync™檢測技術(shù)實現(xiàn)單次高分辨率RGB彩色成像

組織染色方法通過增強組織對比度，方便臨床病理學與生命科學研究中的樣本觀察。傳統(tǒng)方法需依賴RGB相機捕捉色彩編碼信息，但其芯片濾光片矩陣設(shè)計常導(dǎo)致分辨率損失。Mica創(chuàng)新的FluoSync檢測技術(shù)突破了這一限制，實現(xiàn)單次拍攝即可獲得高分辨率RGB圖像，并能在需要時無縫切換比色成像與熒光成像模式。此外，Mica還解決了組織學應(yīng)用中的常見工作流難題，例如從快速概覽到高倍觀察的流暢切換。本應(yīng)用指南將深入探討組織染色技術(shù)及研究人員面臨的成像挑戰(zhàn)。

>>>>引言

生命體精妙而復(fù)雜，生命的復(fù)雜性可以通過解析其解剖結(jié)構(gòu)、器官與生理機能的各種細胞和組織來揭示。組織學——這門在亞細胞微觀層面研究組織的科學，是生物學研究的基石。它使科學家得以探究細胞內(nèi)部運作機制、器官構(gòu)造方式以及生命基本單元的功能基礎(chǔ)。

運用組織染色方法的價值在于其能展現(xiàn)組織的亞細胞細節(jié)。當實驗室制備的新鮮組織切片未經(jīng)染色時，使用常規(guī)顯微鏡在基礎(chǔ)照明下記錄的圖像缺乏揭示關(guān)鍵細節(jié)所需的必要對比度。染色通過增強組織對比度來突顯重要特征，從而幫助研究者更好得出結(jié)論，例如識別病理學異常。

如何進行染色？

組織學染色包含多種技術(shù)，每種技術(shù)都有其特定的化合物要求和操作流程。它們大致可分為兩類：基于化學的染色和抗體介導(dǎo)的染色。

顧名思義，基于化學的染色至少包含一個將組織切片浸入含有染料或染色劑的溶液的步驟。這些化學物質(zhì)會與特定的亞細胞結(jié)構(gòu)或物質(zhì)結(jié)合，從而賦予組織顏色和對比度。其中最常見的技術(shù)之一是蘇木精和伊紅（H&E）染色，這是全球組織學實驗室中的標準染色方法。

與基于化學的染色不同，抗體介導(dǎo)的染色在特異性靶向結(jié)構(gòu)方面提供了更高的靈活性。抗體能選擇性結(jié)合特定的細胞成分或目標生物標志物。這些抗體或次級抗體通常與酶（如過氧化物酶）標記，酶催化反應(yīng)生成可見的底物，從而在組織內(nèi)產(chǎn)生特異且清晰的信號。

圖1：大鼠腎臟的H&E染色切片

傳統(tǒng)RGB相機如何對組織學樣本進行成像

與熒光不同，組織學染色可通過肉眼直接觀察。在顯微鏡下，它利用透射光穿過組織成像，其對比度源自樣本對透射光的差異性阻擋。而熒光對比則是通過物鏡將特定波長（即顏色）的光照射到樣本上，并檢測其發(fā)射的不同顏色光。因此我們看到的熒光圖像是明亮物體置于暗背景上，而組織學圖像的對比度恰好相反——暗色物體呈現(xiàn)在明亮背景中。

像素的顏色信息由紅（R）、綠（G）、藍（B）三通道強度的平衡表示。然而，仔細觀察拜耳矩陣傳感器會發(fā)現(xiàn)，每個像素僅能探測三種顏色中的一種，這是由像素前方的濾光片決定的。因此，離散的R、G、B信息必須合并為復(fù)合的RGB色彩信息。理論上可通過將2x2像素合并為一個值實現(xiàn)，但這會使最終圖像僅保留傳感器原始像素數(shù)的25%，導(dǎo)致分辨率降低至四分之一。實際采用的方法是從相鄰像素中為每個像素插值出RGB值（圖2），從而使最終圖像與傳感器尺寸匹配。這是一項成熟技術(shù)，廣泛應(yīng)用于智能手機等多種成像設(shè)備中。

圖2：拜耳矩陣傳感器上的每個像素最初僅包含一種顏色的信息，例如上圖中高亮的綠色像素。對于另外兩個通道的真實強度并非直接測量，而是通過相鄰像素插值獲得。

FluoSync——完整細節(jié)保留技術(shù)

多模態(tài)成像系統(tǒng)（Microhub）Mica的FluoSync檢測方法提出了一種創(chuàng)新方案。該系統(tǒng)采用多傳感器陣列，每個傳感器專用于捕捉單一顏色。當這些傳感器數(shù)據(jù)合成最終圖像時，每種顏色均以全分辨率采集，無需通過插值填補空缺。這使得熒光與RGB模式下的多色圖像均可實現(xiàn)單次拍攝且保持原始分辨率。研究人員借此可同時獲取高分辨率RGB與熒光圖像，無任何折損。

圖3：FluoSync核心的多傳感器陣列可同步檢測樣本的多種顏色。每種顏色由獨立傳感器捕獲，因此所有顏色均以探測器的全分辨率記錄，而非依賴鄰近像素的插值信息。

顯微成像面臨的挑戰(zhàn)

除了純粹的檢測問題外，組織學應(yīng)用中還存在更多普遍性挑戰(zhàn)，Mica同樣致力于解決這些問題。

組織學成像常涉及多張玻片及特定興趣區(qū)域的定位需求。本文將探討Mica如何應(yīng)對組織學成像的復(fù)雜問題，確保研究人員能高效且可靠地開展工作。

組織樣本的首要挑戰(zhàn)之一在于定位單個或多個樣本的相關(guān)部位。研究人員需在三維空間中找到樣本——即將其置于物鏡上方并調(diào)焦，需人工篩查整個樣本。Mica的Sample Finder樣本查找功能通過可用于導(dǎo)航的玻片清晰概覽圖，顯著優(yōu)化了樣本查找這一關(guān)鍵步驟。

Mica的導(dǎo)航器就像一張由衛(wèi)星圖像組成的復(fù)雜全球地圖。這一直觀的功能讓研究人員能夠放大和縮小組織圖像。它將所有捕獲或選定的圖像疊加在一起，為組織樣本提供詳細的概覽，并保留所有采集的局部背景。顯微鏡可以高效地引導(dǎo)至單個位置和大面積區(qū)域進行成像。

對大組織切片進行成像需要始終保持清晰對焦，這在實際操作中頗具挑戰(zhàn)性。Mica將硬件和軟件工具結(jié)合成易于應(yīng)用的對焦策略，幫助用戶獲得一致的對焦效果，即使是在復(fù)雜的成像場景中也是如此。

為了能夠?qū)Χ鄰堓d玻片進行全面分析，Mica提供了一個四載玻片支架。研究人員可以高效地管理和捕獲多張載玻片上的圖像，無需手動更換支架上的載玻片，從而提高工作效率。

圖4：Mica提供四載玻片同時預(yù)覽的應(yīng)用場景

此外，若對比度不足，Mica提供的IMC技術(shù)可通過樣本固有特性增強對比度，這是一種創(chuàng)新的照明與檢測方法。

結(jié)論

組織染色是揭示細胞與組織精細結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。然而，研究人員常面臨選擇彩色成像還是熒光成像的難題。Mica搭載FluoSync技術(shù)，無色彩折損即可實現(xiàn)全傳感器分辨率下的單次拍攝，同時支持彩色與熒光成像模式。研究人員可兼得高分辨率RGB彩色圖像與精準熒光成像。

用戶友好界面、多玻片處理能力及“樣本定位”、上下文保存（系統(tǒng)自動記錄并保存樣本位置、觀察參數(shù)等信息，以便隨時恢復(fù)到之前的觀察狀態(tài)。）等功能，使Mica成為科學家進行組織分析的理想選擇。研究人員得以快速精準地探索細胞與組織。Mica是一款多功能成像解決方案，適用于組織染色樣本研究。憑借創(chuàng)新的FluoSync技術(shù)，研究人員能輕松自信地分析組織染色樣本。

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