细胞成像

虚拟纳米显微镜：在细胞水平探索生物组织

虚拟纳米显微镜是一项新技术，它允许科学家在细胞水平上创建可缩放的生物组织图像。它结合了数千张单独的电子显微镜图像，以创建连贯且交互的整体。这使用户能够以前所未有的细节探索组织的结构，从组织水平视图到单个细胞内部。

虚拟纳米显微镜首先使用电子显微镜收集数千张略微重叠的图像。然后使用自动软件程序将这些图像拼接在一起。该程序使用各个图像方向的元数据和比较每张图像中相似特征的算法来确定它们的确切放置位置。

生成的图像是一个巨大的文件，可以放大和缩小以显示不同级别的细节。例如，文章中显示的斑马鱼胚胎图像由 26,000 多张单独的图像组成，总重量为 281 千兆像素。这允许查看者从整个胚胎的缩小图片移动到特定细胞内结构（例如细胞核）的详细视图。

与传统的电子显微镜相比，虚拟纳米显微镜具有以下几个优点。首先，它允许科学家创建组织样本的完整 3D 视图。这与传统的电子显微镜形成对比，后者只能捕获小区域组织的 2D 图像。

其次，虚拟纳米显微镜允许科学家以非破坏性方式探索组织样本。传统的电子显微镜要求以可能损坏其结构的方式保存样本。另一方面，虚拟纳米显微镜不需要任何样品制备，因此可用于研究活组织。

第三，虚拟纳米显微镜比传统的电子显微镜快得多。收集和处理单个电子显微镜图像可能需要数小时甚至数天。另一方面，虚拟纳米显微镜可在数分钟内用于创建组织样本的完整 3D 图像。

虚拟纳米显微镜在生物学研究中有着广泛的应用。它可用于研究细胞、组织和器官的结构。它还可用于追踪胚胎的发育并调查药物和毒素对细胞的影响。

在本文中，研究人员使用虚拟纳米显微镜分析了斑马鱼胚胎、人类皮肤组织、小鼠胚胎和小鼠肾脏细胞。他们发现虚拟纳米显微镜可用于识别细胞中的新结构并追踪细胞随时间的运动。

虚拟纳米显微镜是一种强大的新工具，正在彻底改变科学家研究生物组织的方式。它提供了与传统电子显微镜相比的几个优势，包括创建组织样本的完整 3D 图像、以非破坏性方式探索组织样本以及比传统电子显微镜快得多的速度。因此，预计虚拟纳米显微镜将在未来几年在生物学研究中发挥重要作用。