荧光显微镜是细胞生物学1 - 3中普遍存在的表征技术。活细胞的荧光标记不仅可以专门突出生物分子,细胞器或细胞室,还可以绘制物理化学量,例如离子浓度,动作电位,pH,pH,分子方向等。在过去的二十年中,荧光显微镜经历了深刻的改进,并开发了许多变体,从而在空间分辨率,速度,信号噪声比率,特异性,标记技术和3D成像方面推动了成像的极限。然而,荧光显微镜受到限制。它本质上仍然是侵入性的,因为它需要用分子染料或蛋白质4将样品标记。此外,由于荧光标签的光漂白和光吸毒性,无法任意长时间进行实时观察。最后,荧光分子并不总是忠实地标记它们应该的内容,而伪影有时会发生5。定量相显微镜(QPM)是另一个专门针对细胞生物学领域6、7的成像技术家族。与荧光显微镜不同,QPM技术不含标签且非特异性。它们仅对样品的折射率敏感。他们的主要好处是与明亮的场显微镜相比,提供更好的对比度。由于QPM不含标签,因此它们不会遭受与荧光显微镜相关的上述缺陷。但是,QPM本质上不是特定的。此外,生物学介质的折射率和质量密度之间存在的密切关系为QPM提供了QPM的独特能力,可以测量和映射培养物中细胞的质量,从而实现细胞生长的定量监测,以及在第8-11级的亚细胞级别的质量转运。尤其没有任何分子探针的光漂白,并且如果使用红色或红外照明,可以取消光毒性,以非侵入性的方式使图像获取为任意长时间的习得12。一个人无法选择细胞的功能来突出显示,尽管最近一些涉及机器学习的作品试图提高此限制13,14。荧光显微镜和QPM因此以互补方法的形式出现,并将它们结合起来提供多种好处。OPD图像显示的细节在荧光图像中无法看到,反之亦然。OPD揭示了细胞中的所有内容,尤其是细胞的部分未荧光标记的部分。例如,它可以清楚地突出片状膜,核,囊泡或线粒体。相反,荧光受特异性受益,因为它仅突出显示细胞中标记的物体,尤其是对比度太低的对象,无法在OPD图像上看到。然而,荧光显微镜和QPM很少相关。然而,将荧光显微镜与QPM技术偶联至少具有三个重要应用:(i)它将提供生物分子或细胞器的空间分布(例如微管,肌动蛋白,线粒体等)或物理化学参数与细胞的总体形态相关,并具有出色的对比度,包括细胞的微弱部分,例如层状脂肪膜。我们设想重要的应用,例如在细胞内贩运研究中;
太阳能诱导的叶绿素荧光(SIF)已成为植被生产力和植物健康的有效指标。SIF的全球量化及其社会不确定性产生了许多重要的功能,包括改善碳通量估计,改善碳源和水槽的识别,监测各种生态系统以及评估碳序列工作。长期,区域到全球尺度监测现在是可行的,可以从多种地球观察卫星中获得SIF估计。这些努力可以通过严格的卫星SIF数据产品中存在的不确定性来源的严格核算来帮助这些努力。在本文中,我们引入了一个贝叶斯分层模型(BHM),以估算从1°×1◦分辨率分辨率分辨出具有全球覆盖的旋转碳天文台-2(OCO-2)卫星观测中的SIF和关联不确定性。我们的建模框架的层次结构允许方便模型规范,各种变异源的量化以及通过回归模型中的傅立叶项纳入季节性SIF信息。模型框架利用大多数温带土地区域的SIF可预测的季节性。所得数据产品以相同时空分辨率的现有大气二氧化碳估计值进行了补充。
两光子激发荧光(TPEF)正在作为一种强大的成像技术,在散射培养基中具有出色的穿透力,从而可以在亚细胞水平上对生物组织的功能成像。TPEF通常用于癌症诊断,因为它可以直接观察活细胞内的代谢。该技术现已广泛用于包括眼科在内的各个医学领域。眼睛是一种复杂而细腻的器官,具有多个不同细胞类型和组织的层。尽管这种结构是视觉感知的理想选择,但它在TPEF眼成像中产生畸变。但是,自适应光学器件现在可以补偿这些像差,从而可以改善动物模型的人类疾病的眼睛的成像。眼睛是自然建造的,可以滤除有害波长,但是可以通过两光(2PH)激发来模仿这些波长,从而在诊断中使用。激光源制造的最新进展已使您可以最大程度地减少安全体内测量的暴露,同时获得足够的信号来检测功能图像,从而使TPEF成为人类应用的可行选择。本评论探讨了动物模型中波前延伸校正的最新进展以及对人类受试者使用TPEF的安全性,这两者都使TPEF成为眼科诊断的潜在强大工具。
研究结构缺陷及其对光学材料光学性质的影响是至关重要的,因为在制备用于显示应用的材料时会涉及不同的方法。镧系离子掺杂是一种简单的结构探测策略,它有助于识别结构缺陷。使用 Pechini (C 2 SP) 和水热法 (C 2 SH) 制备纯和铽 (Tb 3 +) 掺杂的 Ca 2 SiO 4 (C 2 S) 粒子。从 SEM 图像中可以看出,Tb 3 + 掺杂的 C 2 SP 粒子比 C 2 SH 粒子更高度聚集。TEM 研究证实,在 180 和 200 C 的高水热温度下制备的 C 2 SH (C 2 S:180H 和 C 2 S:200H) 的粒度减小。 Tb 3 + 掺杂的 C 2 S:180H 和 C 2 S:200H 发生荧光发射猝灭。与 Tb 3 + 掺杂的 C 2 SP、C 2 S:180H 和 C 2 S:200H 相比,在 140 C 下制备的 Tb 3 + 掺杂的 C 2 SH 的发射强度较高。在 X 射线光电子能谱 (XPS) 价带谱中,实验评估了与纯 C 2 SP 和 C 2 S:180H 四面体硅酸盐的上能级价带谱相关的 O2p 轨道的变化。由于硅酸盐单元的扭曲导致对称性降低,从而猝灭了发射,这已由 XPS 价带谱和 Tb 3 + 发射线证实。这项研究表明,与水热法相比,Pechini 法更适合制备 Tb 3 + 掺杂的 C 2 S 荧光粉,特别是在高温下用于固态显示器和闪烁体应用。© 2020 作者。由 Elsevier BV 代表河内越南国立大学提供出版服务。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
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嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞疗法已成为治疗血液恶性肿瘤的一种有吸引力的方法。但是,这种疗法的可访问性受到复杂制造工艺,有限的制造设施能力以及高技能劳动力的要求,以进行CAR-T细胞生产的手动步骤。为了最大程度地减少手动过程,CAR-T细胞制造场正在向封闭和自动化系统转移,包括分析工具,可提供对生产中细胞的间歇性监测的分析工具。因此,需要在封闭系统中密切监测CAR-T细胞的无标签技术。在这里,我们评估了配备了405nm紫罗兰色激光器的流式细胞仪的使用,用于研究T细胞中NADH和FAD自动荧光。我们的结果表明,NADH和FAD自动荧光的增加与T细胞激活标记,CD25的上调显着相关,并且在T细胞激活后的头三天,在消费培养基中的细胞外乳酸的增加。我们通过建立CAR-T细胞中FAD的平均荧光强度(MFI)的变化速率与使用G-Rex Biorx Biorextor的T细胞增殖速率之间的变化速率之间的关系来确定CAR-T细胞生产的终点的潜在用途。共同表明,自动荧光,尤其是FAD自动荧光,可以用作无标记的生物标志物(细胞属性),用于监测CAR-T细胞生产过程中T细胞激活和扩张。使用405nm可见光代替了遗传毒性紫外线波长来评估NADH和FAD自动荧光,为将自动荧光测量结果铺平了一种方式,以将自动荧光测量纳入封闭和自动化的系统中,以用于对CAR-T细胞制造的过程中的监测。
3D器官建模的新兴领域遇到了几个成像问题,尤其与染色过程中抗原检索和样品丢失有关。由于其紧凑的形状,几种抗体无法穿透完整的类器官或球体。可以通过石蜡包含在5μm处进行Orga-NOID的组织学来接近生物疾病。然而,为了充分理解器官行为,包括细胞组织,细胞外基质结构及其对处理的反应,3D成像是必不可少的。在这里,我们提出了一个简单的工作流程,允许(1)通过较高的步骤进行免疫染色,(2)预先确定器官的完整形状,((3)样品固定在焦平面中,可用于高分辨率/短工作距离镜头,以及(4)最小化珍贵材料损失的风险。
了解细胞的复杂三维结构在生物学的许多学科中至关重要,尤其是在神经科学中。在这里,我们介绍了一组模型,包括3D变压器(Swinuneter)和一种新颖的3D自我监督学习方法(WNET3D),旨在解决生成3D地面真相数据和量化3D卷的核的固有复杂性。我们开发了一个名为CellSeg3d的Python软件包,该软件包在Jupyter笔记本和Napari GUI插件中提供了对这些模型的访问。认识到高质量的3D地面真相数据的稀缺性,我们创建了一个完全被人类宣传的中膜数据集,以提高该领域的评估和基准测试。为了评估模型性能,我们在四个不同的数据集中进行了测试:新开发的MesoSpim数据集,一个3D Platynereis-ish-Nuclei共聚焦数据集,一个单独的3D Platynereis-Nuclei灯光数据集,以及一个具有挑战性且具有挑战性和密集包装的Mouse-Skull-Nucleii colderii coldasaset。我们证明,我们的自我监管模型WNET3D(未经任何地面真相标签训练)以最先进的监督方法来实现绩效,为在标签式生物学环境中更广泛的应用铺平了道路。
视网膜是中枢神经系统(CNS)的扩展,与中枢神经系统共享共同的胚胎学起源。神经感觉视网膜和中枢神经系统从神经外胚层发展[1]。使用非侵入性视网膜成像方式诊断和监测神经退行性疾病的兴趣越来越大。多发性硬化症(MS)是一种自身免疫性疾病,其特征是CNS的炎症,脱髓鞘以及神经元和轴突变性,可能会出现视觉症状。视网膜变化也可能反映神经退行性疾病[2-6]。研究表明,多发性硬化症中不同视网膜神经层的感情。green等人在MS中具有视网膜组织,并描述了多发性硬化症中神经节和内部核细胞层核损失的视网膜广泛的视网膜[7]。尽管MS是一种脱髓性疾病,人类视网膜缺乏髓磷脂,但炎症
多光谱成像和时间分辨成像是荧光显微镜中的两个常见采集方案,它们的组合可能有益于提高特异性。数据集(时空,时间和光谱)的多维性引入了一些挑战,例如获取大数据集和较长的测量时间。在这项工作中,我们提出了一个时间分辨的多光谱荧光显微镜系统,其测量时间短,通过基于单像素摄像机(SPC)方案利用压缩感(CS)来实现。带有高分辨率摄像头的数据融合(DF)使我们能够解决典型的SPC的低空间分辨率问题。集成了硬件和算法的SPC,CS和DF的联合使用代表了一个计算成像框架,以减少在保留信息内容的同时减少测量的数量。这种方法已被利用以演示缩放功能而无需移动光学系统。我们在空间,光谱和时间特性方面描述和表征系统,以及对细胞样品的验证。