德国波恩大学物理与理论化学研究所  Ulrich Kubitscheck 教授的实验室致力于开发新型定量光学显微成像技术活体及透明化细胞系统分析。组织透明化与光片显微镜（LSFM）的结合特别适合快速分析大型细胞簇的复杂结构。Kubitscheck 教授告诉我们：“光片无法揭示神经元网络的非常精细的细节，因为这些结构远小于光学衍射极限，并且极其复杂。我们通过将光片和膨胀显微镜相结合（LSFEM）来解决这个问题。同时 LSFEM 可以进行多色荧光成像，从而以纳米级分辨率实现不同细胞群体的对比。” 他和与波恩大学医学院的 Martin Schwarz 博士一起开发了一种新的组织膨胀技术，并使用LSFM和LSFEM对膨胀后的小鼠脑组织区域进行3D成像。观察小鼠大脑布罗卡水平对角带（HDB）到嗅球（OB）区域的神经投射。

挑战

LSFEM涉及的样本区域巨大，需要进行多次采集才能覆盖整个成像区域，然后进行图像拼接。不但增加了成像所需时间，也增加了处理的工作量。如果能使用大视野相机，采集次数减少，从而缩短采集和图像处理时间。

对于这样的大样本长时间成像来说，为了避免光损伤和减少光漂白，需要减弱激发光强度，因此还要求相机具有低噪声水平，高灵敏度的特点。

另外，这项技术结合了光片和超分辨率成像的需要，意味着相机还需要在一定放大倍率下实现高分辨率。

透明化 ChAT-Cre 鼠脑嗅球光学切片图像，表达内源性 EGFP（绿色）和 Hoechst（红色）。使用 10x / 0.3 N.A 物镜。A） 使用普通 sCMOS 采集：需要12次采集。B） 使用Kinetix 采集：仅需 2 次采集即可覆盖与图A相同的区域。C）图B标记区域深度 208 μm 处的单层图像。D） 200 μm 深度和更高放大倍率下某区域的单层图像。（图片由 Juan Eduardo Rodriguez Gatica 提供）

解决方案

Teledyne Phototmetrics 开创性的 Kinetix sCMOS 相机具有 1000 万像素传感器和 6.5 μm 像素尺寸，95% 量子效率，低至 0.7 e- 读出噪声，这些都使得 Kinetix 成为满足 Kubitscheck 教授成像应用的理想解决方案。

他告诉我们，Kinetix 的大视野大大减少了所需的采集次数，同时信噪比也非常好。“使用 Kinetix，结合新的组织透明化技术和 LSFM，我们可以非常清晰地看到 HDB 神经元支配 OB 不同细胞层。特别是，由于大视野、高分辨率的优点，通过对 2 mm 厚度区域的成像，我们可以追踪从单个 HDB 神经元到 OB 内目标区域的神经投射，这可能使我们对这一区域的神经网络有新的了解。Kinetix 大大提升了系统的成像能力。”