目前生物成像領(lǐng)域已經(jīng)可以采用各種顯微技術(shù)和共聚焦等技術(shù)了，這提高了圖像的精確度，但是要觀察到深層組織活動(dòng)并不容易，因此在一些活體成像，組織深部觀察等方面還需要更多的技術(shù)進(jìn)步。2012年活體顯微技術(shù)，熒光顯微技術(shù)，以及活細(xì)胞成像方面都涌現(xiàn)出了不少重要的技術(shù)成果。

　　活體動(dòng)物成像技術(shù)主要包括體內(nèi)成像和體外成像兩個(gè)方面，其中體外熒光顯微技術(shù)一直以來都是現(xiàn)代生命科學(xué)研究的基礎(chǔ)之一：給熒光基團(tuán)配上一個(gè)合適的配體，比如抗體或者量子點(diǎn)，然后將其與組織樣品或者細(xì)胞培養(yǎng)物一起溫育，最后加上光照，這樣標(biāo)記的分子就能通過顯微鏡顯示出來。但是體外方法有一個(gè)“致命傷”——不能在天然環(huán)境下描繪生物過程，因此研究人員逐漸從體外觀測轉(zhuǎn)向?qū)w內(nèi)生物體過程的研究。

　　更高分辨率

　　但是隨著科學(xué)的進(jìn)步，想要以足夠觀察到細(xì)胞行為和分子信號(hào)的分辨率，來分析活體生物依然是個(gè)難題，今年著名的華裔女科學(xué)家莊小威領(lǐng)導(dǎo)其研究組介紹了一項(xiàng)超分辨率細(xì)胞成像最新進(jìn)展：超亮光敏熒光基團(tuán)。

　　目前發(fā)展的超高分辨率熒光顯微鏡技術(shù)可以達(dá)到生物樣品成像10-100nm的分辨率，從而令研究人員觀察到亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)。但是由于大部分蛋白分子只有幾納米，如果要直接解析細(xì)胞中這些分子的相互作用，還需要更高的分辨率。莊小威等人介紹了一種實(shí)驗(yàn)方法，可以將熒光基團(tuán)化學(xué)轉(zhuǎn)換成對(duì)熒光狀態(tài)光敏感的穩(wěn)定暗態(tài)（dark state），從而再次提高超高分辨率熒光顯微鏡技術(shù)的分辨率。

　　不透明物體成像

　　另外在活細(xì)胞成像中還存在一大阻礙就是要對(duì)對(duì)不透明物體高分辨率成像，今年來自荷蘭和意大利的研究人員突破了這一技術(shù)限制，利用一種新技術(shù)完成了散射光的成像。

　　他們掃描了一種能照亮不透明散射的激光束的一角，從而利用激光穿過散射介質(zhì)時(shí)所產(chǎn)生的有斑點(diǎn)的強(qiáng)度圖案中的關(guān)聯(lián)性，通過計(jì)算機(jī)記錄熒光量，并根據(jù)不同角度的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

　　雖然熒光強(qiáng)度無法直接構(gòu)成一張圖片，但是這樣能獲取這些加密情況下的信息。研究人員利用一種程序鑒別出這些加密信息是否足以構(gòu)建圖像，并且由此找到了聚合足夠多信息的方法，這種方法是一種計(jì)算機(jī)程序，程序能在開始時(shí)猜測丟失的信息，然后進(jìn)行測試，完善猜測。最終他們成功地獲得了一個(gè)50微米大小熒光物體的圖像——50微米正是一個(gè)典型細(xì)胞的大小。

　　CellASIC—還原體內(nèi)自然的細(xì)胞生長環(huán)境

　　除此之外一些技術(shù)產(chǎn)品也能幫助研究人員實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞成像，比如Amnis（現(xiàn)屬于默克密理博公司）的CellASIC? ONIX，應(yīng)該說這種微流控細(xì)胞芯片技術(shù)觀察的并不是實(shí)際的活細(xì)胞狀態(tài)，而是一種模擬生物體內(nèi)微環(huán)境的3D細(xì)胞培養(yǎng)情況，但是作為首款能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞長期培養(yǎng)過程中實(shí)時(shí)形態(tài)監(jiān)測的產(chǎn)品，CellASIC可以觀察細(xì)胞一些功能，分析一些基本表型，這將活細(xì)胞成像研究提升了到一個(gè)新的水平。

　　這一系統(tǒng)主要由三個(gè)方面結(jié)構(gòu)組成：微流控培養(yǎng)板，管路控制板，以及倒置顯微鏡（如下圖）。

　　之所以這一系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞成像，還原天然細(xì)胞狀態(tài)，在于其能檢測細(xì)胞對(duì)預(yù)設(shè)的液流體系，溫度以及氣體環(huán)境變化的反應(yīng)，由于不同的細(xì)胞類型對(duì)生長環(huán)境的要求不同，因此在細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　細(xì)胞新陳代謝過程中，營養(yǎng)物質(zhì)，氧氣是通過血管運(yùn)輸至器官和組織，并透過血管內(nèi)皮細(xì)胞層擴(kuò)散到細(xì)胞中去的，同時(shí)細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物也由血管運(yùn)出，CellASIC ONIX系統(tǒng)在體外模擬這一過程，利用灌流管道運(yùn)送培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分和氣體，通過管壁上的間隙擴(kuò)散到細(xì)胞生長區(qū)域中，完成物質(zhì)交換，并且由于這一系統(tǒng)精確的氣體和溫度環(huán)境控制，達(dá)到活細(xì)胞長期的健康培養(yǎng)。

　　目前這一系統(tǒng)已經(jīng)用于多個(gè)方面，包括優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)條件，觀察宿主與病原體之間的相互作用，神經(jīng)干細(xì)胞成像，細(xì)胞藥物反應(yīng)監(jiān)測等。比如觀察宿主與病原體之間的相互作用，CellASIC能為活細(xì)胞狀態(tài)下，宿主細(xì)胞與病原體相互作用提供一個(gè)長期穩(wěn)定的成像觀測平臺(tái)，相關(guān)研究人員曾在結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29經(jīng)由工程菌株E.coli感染后，在M04S微流控板中進(jìn)行了100倍鏡持續(xù)活細(xì)胞狀態(tài)的觀測。

　　360度成像

　　美國Bioscan公司的BioFLECT是一種360度光學(xué)成像儀器，也是首款360度光學(xué)成像儀器，這種設(shè)備從真正意義上實(shí)現(xiàn)了斷層成像，全方位監(jiān)測光子，而且能在動(dòng)物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)熒光三維定位，不會(huì)出現(xiàn)失真。

　　其原理在于匯集了來自360度的光子，并采用組織間光子傳遞模型的最新3D影像重建技術(shù)，從而能獲得目前最準(zhǔn)確的光學(xué)定量結(jié)果之一。FLECT系統(tǒng)的雷射激發(fā)樣品中的熒光物質(zhì)，使得熒光物質(zhì)發(fā)射出不同波長的光，再經(jīng)由檢測器接收此光子，然后機(jī)體旋轉(zhuǎn)改變位置，再一次重復(fù)這一過程，直到掃描完全方位及全長。

　　來自哥倫比亞大學(xué)的Alex Klose教授曾參與這一儀器的軟件設(shè)計(jì)，他表示，“如果我采用目前市面上的光學(xué)成像系統(tǒng)，那么就會(huì)出現(xiàn)成像只能從動(dòng)物一側(cè)成像的問題”，“而這一儀器則能整體掃描整個(gè)動(dòng)物，從而幫助我獲得光學(xué)成像重構(gòu)的更多信息。”