对话Nature ｜洞悉高效共聚焦成像系统背后的黑科技

近期，蔡司显微镜事业部产品经理Annette Bergter女士就Airyscan**科技接受Nature杂志的专访。

Q：什么是Airyscan？它是如何工作的？

激光共聚焦扫描显微镜能够聚焦于用荧光标签标记的样本中的一个平面。这些高衬度的光学部分可以被用来创造微小结构的三维重建，如细胞，组织或生物体。传统共聚焦显微镜通过针孔和点检测器阻挡光信号来得到清晰的图像。尽管它可以有效提升图像分辨率，但针孔会使光信号有所损失。

Airyscan检测器是一种加载在激光共聚焦扫描显微镜上的新型检测器，可极大地提升灵敏度、分辨率和速度。与传统GaAsP共聚焦检测器相比，Airyscan在图像分辨率提高1.7倍的同时，能将图像信噪比提升4-8倍。由于Airyscan 技术是基于共聚焦的扫描和光学切面技术，它也适用于较厚样本，如组织切片或整个动物样本。

使用Airyscan技术和快速扫描模块可以满足快速运动时的高速成像，如活细胞中的标记蛋白。在此之前，要获得高分辨率、高信噪的高速成像几乎不可能。而Airyscan以平行化成像的方式，在快速模式中获得高分辨率及高信噪比的图像。

Q：Airyscan 的**之处是什么？

*高分辨率技术在显微镜领域引领了创新与变革。然而，大部分的*高分辨率技术都要求用户修改他们的样品制备方法。Airyscan技术方案能提升拍摄速度、灵敏度，提供高分辨率图像。另外，还有一个优势，它可以作为一个常规的共聚焦显微镜检测器。这意味着科学家不必改变工作流程或抛弃先前的工作，他们可以在原先研究的基础上继续深入进行下去。Airyscan不需要特殊的样品制备或特定的荧光染料，对细胞的光毒性也极低。同时灵活的系统操作也使研究者可共享相同的设置。

Q：Airyscan **技术能给科研工作带来哪些改变？

共聚焦显微镜的发展对于研究者是一个重大的进步，每一个改进意味着是随之而来的科学家们在每个载物台的创新进步。然而，在25年前蔡司商业化共聚焦之后，其基本的光路设计并没有颠覆性的改变。 因为Airyscan是一个**的设计，我们相信Airyscan技术是一个重大的进步，拓宽了研究者的无限可能。

生物学家越来越希望能在研究中使用活细胞和生物体，研究动态过程，如血液流动，钙动力学或三维样品的胞间过程。对温度和pH值敏感的活细胞和组织在长时间的光照下会被破坏或改变细胞表达。Airyscan技术极大的提升了系统的灵敏度，使研究人员能够在低光照强度下观察样品，降低光毒性。其更高的分辨率允许观察更小和更精细的结构。 正因如此，Airyscan已经在分子生物学中有所应用，如CRISPR基因编辑技术。

Airyscan技术的高空间分辨率和时间分辨率意味着它可以用来观察和解码亚细胞结构。作为典型应用案例，本·普罗瑟,宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院助理教授，使用Airyscan进行心肌细胞成像以进一步了解心脏疾病以及心脏细胞中微管如何影响心脏力学。这包括细胞如何感知和响应不断变化的机械力。普罗瑟的团队发现，微管的变化可作为心脏疾病潜在的治疗靶点。

Q：Airyscan 技术未来的发展？

Airyscan研发初期，我们问研究者*需要的是什么？答案是速度、分辨率与低光毒性。现在我们有了共聚焦成像的新标准Airyscan，每个人都可以使用*高分辨率共聚焦系统。 但我们并不会满足于此， Airyscan将会为研究者设计出新的实验，他们也不断提出更多新的需求，蔡司也将不断推出相应的新的方案。