大小鼠自发活动旷场图像分析系统

71000全自动脑立体定位仪是一款应用于小型啮齿动物的自动化、智能化脑立体定位仪，通过电脑软件精确控制操作臂移动（精度1um），软件内置大小鼠脑图谱能更方便、更直观的进行脑立体定位，三大自动化程序（自动开颅、组织移除和多位点注射程序）可减少人为操作带来的误差，节省手动操作时间。精确：高精度步进电机，位移分辨率1μm高效：内置自动化程序，减少人工误差简单：软件内置脑图谱，简化手术操作三大自动化程序，实验更高效自动开颅程序：设置参数，颅钻自动按照运行轨迹进行开颅，节省人为操作时间组织移除程序：减少损伤，保证创口端面平整性，提高神经元存活率，提高实验重复性组织移除程序：减少损伤，保证创口端面平整性，提高神经元存活率，提高实验重复性1、操作臂上下、左右、前后移动范围80mm，搭配高精度丝杆，运行精度1μm；2、一键校准功能，当长时间使用，电脑显示位置参数和定位仪读数出现偏差时，用户可以通过一键自行校准；3、定位仪移动控制功能， 4种控制方式：a、PC端软件界面箭头控制；b、PC端输入目标坐标位置后自动移动到目标坐标；c、微操平台能精密控制定位仪运动，按钮可控制持续移动，微操旋钮每旋转18°执行1μm位移；d，键盘按键控制定位仪移动。4、定位仪移动速度调节功能，a、在PC端软件界面三个轴对应位置可分别输入移动速度进行调节，其中AP轴和ML轴4种移动速度可选： 2.00 mm/s、1.00 mm/s、0.50 mm/s、0.20 mm/s；DV轴7种移动速度可选2.00 mm/s 、1.00 mm/s、0.50 mm/s、0.20 mm/s 、0.01 mm/s、0.005 mm/s、0.001 mm/s；b、在微操端可通过按键对三个轴移动速度以一定步进量进行统一调节；5、 一键设置Bregma/Lambda位点，当用户使用定位仪到达Bregma/Lambda位点时可以标记，一键设定Bregma/Lambda位点；6、定位仪坐标与脑图谱集成，脑图版本为小鼠第二版大鼠第六版，用户可选脑图版本，选定版本后显示脑图版本信息；7、探针位置与脑图显示，当用户找到并设置Bregma/Lambda点后电脑界面能够显示脑图及探针所在位置，能够实时显示移动过程；8、自动开颅程序，2种形状选择：方形或圆形，长宽或半径参数（输入范围：0~10mm）及深度（输入范围：0~20mm），AP轴和ML轴4种移动速度可选，DV轴7种移动速度可选；9、多位点程序设定，用户可手动输入或脑图谱上选择至多10个坐标，可以选择自动运行或者信号触发后启动运行，用户可以设定定位仪到达目标点位后是否输出TTL信号，用户可以设定在每个位点停留时间（输入范围：00:00:00 23:59:59）；10、组织移除程序，2种形状选择：方形或圆形，长宽或半径参数（输入范围：0~10mm）及深度（输入范围：0~20mm），支持2种针头规格27G、30G，6个梯度的密度系数设置1-6，AP轴和ML轴4种移动速度可选，DV轴7种移动速度可选；11、位置坐标存储功能，用户可手动输入或脑图谱上选择至多个坐标并命名，最多可存储10个位点；12. Z轴回缩功能，当用户定义Bregma/Lambda点之后，定位仪在执行X、Y方向的移动时，无论探针位于Z轴的任意位置，需要使探针先回缩至高于动物头骨表面5mm的位置，保证电机的水平方向移动不会触碰到动物的头骨；13、消隙功能选择，可尽量消除电机反向运动时，电机齿轮间缝隙引起的误差，用户可选择开启或关闭；14、错误日志自动保存功能，方便对产品进行维护；15、软件要求适配win7、win10中英文操作系统；16、报警功能，实时检测，遇到故障时停止所有部件运动，PC端弹框提示；17、能够接收或输出TTL信号，例如接收TTL信号触发全自动脑立体定位仪按设定程序自动移动，或者到达特定位置时输出TTL信号；18、微操控制，能够实现手柄按键对全自动脑立体定位仪上下左右前后六向控制持即续按键持续移动，能调节电机移动速度，有急停按钮；19、控制盒有2种电源指示灯，通电正常状态为绿灯，异常状态为红灯；控制盒有12V电源接口，USB方口与电脑通信，3个电机接口，有丝印标识区分，BNC接口处理TTL信号。创新点：简介：71000是一款自动化、智能化的脑立体定位仪，通过电脑软件精确控制步进电机，进而驱动定位仪操作臂移动。软件内置大小鼠脑图谱和三大自动化程序，可自动化运行，减少人为操作带来的误差，能更方便、更直观的进行脑立体定位。同时配备了微操，满足更灵活的操作需求。创新点：1、精度更高：传统机械型脑立体定位仪精度100um，数显型脑立体定位仪精度为10um，而全自动脑立体定位仪精度达到1um，满足更高实验需求；2、内置脑图谱：用户可直接在软件上翻阅脑图谱，探针实时显示与脑图谱的相对位置，更加直观便捷；3、三大自动化程序：自动开颅程序可预设开颅的尺寸、深度等参数，颅钻自动按照预设轨迹运行，可减少手动操作带来的损伤；组织移除程序可预设移除组织的尺寸、深度等参数，保证创口端面平整，减少神经元死亡；多位点注射程序可设置十个位点的注射，软件控制运行轨迹，精准并减少人工操作的繁琐步骤。RWD71000全自动脑立体定位仪-大小鼠

简介作为一种成像技术，磁共振成像（MRI）广泛应用于日常临床诊疗中。为了在检查过程中增强对比度，可以使用几种不同的造影剂。由于五个或七个不成对电子具有出色的顺磁性，因此最常使用Fe3+、Mn2+或Gd3+。因游离形态的Gd3+具有毒性，此探针与氨基羧酸一起作为复合物给药。大多数钆造影剂（GBCA）是全身分布的，一些靶向特异性GBCA也正在研究中。图1 Gadofluorine P的结构Gadofluorine P是一种靶向造影剂，对富含胶原蛋白的细胞外基质（ECM）具有高亲和性，ECM在发生心肌梗塞（MI）时分泌。多模式生物成像技术能够可视化靶向造影剂的分布。使用激光剥蚀与电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）以高空间分辨率在元素水平上生成定量图像，而基质辅助激光解吸电离质谱（MALDI-MS）用于在分子水平上验证研究结果，提供更多分布信息，例如磷脂或血红素b的分布。材料和方法动物实验此项动物实验在明斯特大学医院临床放射学研究所Moritz Wildgruber教授的研究小组进行。使用诱导心肌梗塞六周的小鼠，注射照影剂Gadofluorine P后进行MRI检查。小鼠被处死后，取出心脏并快速冷冻。用冷冻切片机制备厚度为10μm的切片。标准品制备对于LA-ICP-MS分析，用明胶制备基体匹配标准品，用于外标 校正。明胶（10%w/w）添加9种不同浓度，范围为0至5000 μg/g Gd。另制备了厚度为10μm的标准品切片。样品制备对于MALDI-MS成像分析，将切片放置于氧化铟锡（ITO）涂层的载玻片上。先用升华法涂敷α-氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA）至组织表面，然后用500μl水和50μl甲醇混合溶液喷雾于组织表面2.5分钟进行再结晶。分析条件对于LA-ICP-MS分析，使用Tygon管，将ICPMS-2030与激光剥蚀系统LSX-213 G2+（Teledyne CETAC）连接，此系统配有HelEX II池和波长为213nm的Nd-YAG激光。氦气用于剥蚀池的冲洗和传输。ICP-MS 2030配有镍采样锥和截取锥。在碰撞模式下，31P、57Fe、66Zn、158Gd和160Gd的积分时间为100ms条件下进行测量。每种标准品的标准曲线使用了10个浓度水平进行分析，并且同样的条件下分析了样品（表1）。表1 LA-ICP-MS的实验条件MALDI-MS分析使用了配有离子阱-飞行时间（IT-TOF）质谱分析仪iMScope TRIO。选择正离子模式，质量范围为m/z 700到1200。其他实验条件列于表2中。基质使用iMLayer升华20分钟。表2 MALDI-MS的实验条件结果LA-ICP-MS用基体匹配标准品进行的外标法定量分析结果显示，在高达5000μg/g的浓度范围内存在良好的线性关系，相关系数R2为0.997。采用15μm光斑尺寸时，基于158Gd的检测限（LOD）为43ng/g Gd，定量限（LOQ）为140ng/g Gd（根据Boumans[1]算出）。图2 小鼠心脏组织切片的H&E染色图2所示为连续切片的苏木精伊红染色结果，检测出心肌梗塞的区域（以黑线标出）。图3 两个连续切片的显微图像（a.和b.）；经LA-ICP-MS测定的Gd定量分布（c.）；Gadofluorine P的配体分布（d.）；配体结构及理论峰值（青色条）、MALDI-MS测定峰值（黑线）（e.）图3所示为两个连续切片的显微图像（a.和b.）。使用LA-ICP-MS（c.），检测到健康心肌中Gd的均匀分布，平均浓度约为50μg/g。梗塞区的Gd浓度高两倍，约为110μg/g，最高值可达370μg/g。由于静脉注射造影剂的作用，心室中也存在较高浓度的Gd。这些分布可以通过MALDI-MS成像进行验证（d.）。该实验中，只能检测到Gadofluorine P的质子化配体，而不是完整的复合物（e.）。结果显示，主峰m/z 1168.39的质谱成像图与LA-ICP-MS检测的Gd分布具有良好的相关性。在心机梗塞和心室区发现了分子探针的最高强度，而健康心肌则显示出低而均匀的强度。结论 该应用表明，元素选择性（LA-ICP-MS）和分子选择性（MALDI-MS）成像技术的组合是可视化心机梗塞后小鼠心脏组织中靶向钆造影剂分布的有力工具。通过LA-ICP-MS技术实现了高空间分辨率和定量，并通过MALDI-MS在分子水平上验证了其分布。参考文献[1] P.W.J.M.Boumans, Spectrochimica Acta 1991, 46 B, 641-665.文献题目《Gadofluorine P多模式生物成像分析用于小鼠心肌梗塞研究》使用仪器岛津iMScope TRIO作者Rebecca Buchholz1、Fabian Lohofer2、Michael Sperling1,3、Moritz Wildgruber4、Uwe Karst11 明斯特大学无机和分析化学研究所 2 慕尼黑工业大学放射学研究所3 明斯特欧洲物种分析虚拟研究所（EVISA） 4 明斯特大学医院临床放射学研究所声明1、本文不提供文献原文。2、所引用文献仅供读者研究和学习参考，不得用于其他营利性活动。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

优势● iMScope QT可测量的最大范围超过100万像素，能够进行大面积样本分析，例如在一次检测中对小鼠大脑全切片进行分析。● iMScope QT的分析速度比前一代产品快8倍以上，能够进行快速分析。● iMScope QT具有高质量准确度、分辨率及高空间分辨率，能够进行精确质谱成像分析。 概述质谱成像技术可以通过质谱仪直接检测生物分子和代谢物，同时保留其在样本组织上的位置信息，因此，可以生成不同生物分子基于特定离子信号强度和位置信息的二维质谱图像。iMScope成像质谱显微镜是用于质谱成像分析的整合型仪器，结合了光学显微镜和质谱仪，能够分析物质的结构和分布特征，拓展了药物研发和代谢物研究等领域的范围。通过将MALDI转换成LC和ESI系统，iMScope还可用于LC-MS定性及定量分析。本文将介绍配备Q-TOF质谱仪的新型iMScope QT（图1），并与前一代iMScope TRIO设备进行比较。图1 iMScope QT 小鼠全脑切片分析前一代iMScope TRIO设备的最大可测量范围是250 × 250像素。在iMScope QT中，可测量范围已扩展至1024 × 1024像素，能够以15 μm的空间分辨率分析小鼠全脑切片（约17mm × 9.4 mm）。根据表1条件进行检测，可在m/z 885.557处获得磷脂酰肌醇PI (38:4)，并在m/z 888.631处获得硫苷脂(C24:1)的清晰质谱图像（图2）。 此外，由于iMScope QT的最大激光频率为20 kHz，分析速度比iMScope TRIO快8倍以上。结果显示完成图2所示的小鼠全脑切片（702624 pix）质谱成像分析仅需6小时。 表1 分析条件图2 小鼠全脑切片的质谱成像结果（空间分辨率：15 μm） 小鼠小脑的高空间分辨率分析对小鼠小脑附近的区域进行高空间分辨率质谱成像分析，如图2（a）中红色部分所示。根据表1中的分析条件，空间分辨率为5 μm。如图所示，可在m/z 885.557处获得 PI (38:4)、在m/z 888.631处获得硫苷脂(C24:1)，检测到更清晰更详细的质谱图像（图3(b)和(d)）。 此外，由于iMScope QT的质量准确度和分辨率较高，能够分离和检测PI (38:4)的同位素（m/z 888.573）和硫苷脂(C24 :1)（m/z 888.631），并能提取每种同位素的质谱图像（图3(c)和3(d)）。而iMScope TRIO则无法获得以上结果。 图3 小鼠小脑的光学图像和质谱图像（空间分辨率：5 μm） (a) 光学图像(b) PI (38:4)的质谱图像，m/z 885.557(c) PI (38:4)同位素的质谱图像，m/z 888.573(d) 硫苷脂(C24:1)的质谱图像，m/z 888.631 结论与iMScope TRIO相比，iMScope QT的分析范围更广，分析速度更快，可实现更广泛的快速成像分析。此外，随着检测准确度和分辨率的提高，能够对各种目标化合物进行高精确度、高特异性的质谱成像分析。 iMScope QT不仅整合了质谱和形态学分析，而且能够在更广泛的领域实现更快速、更灵敏以及更高的空间分辨率的检测。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "8月10日23点，iNature Biotechnology/i在线发表了由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室研究员王凯研究组完成的题为《共聚焦光场显微镜对小鼠和斑马鱼大脑快速体成像》的研究论文。该研究发展了一种新型体成像技术：共聚焦光场显微镜(Confocal light field microscopy)，可以对活体动物深部脑组织中神经和血管网络进行快速大范围体成像。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "跨脑区大规模的神经元如何整合信息并影响行为是神经科学中的核心问题，解答这一问题需要在更高时空分辨率上捕捉大量神经元活动动态变化的工具。共聚焦显微镜和双光子显微镜等运用于活体脑成像的传统工具基于点扫描，时间分辨率较低，难以研究大范围脑区中神经元的快速变化。因此，近年来科研人员一直致力于开发更快的成像方法。在多种新技术中，光场显微镜具有潜力，得到广泛关注，其特点在于可以在相机的单次曝光瞬间，记录来自物体不同深度的信号，通过反卷积算法重构出整个三维体，实现快速体成像，在线虫、斑马鱼幼鱼等小型模式动物上已获得初步应用。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "传统光场显微镜存在两个难以解决的问题，限制了其在生物成像上的应用。首先，重构的结果会出现失真。2017年，王凯研究组研发的新型扩增视场光场显微镜（eXtended field-of-view Light Field Microscopy, XLFM）解决了这一问题，并应用于自由行为斑马鱼幼鱼的全脑神经元功能成像上，首次三维记录了斑马鱼幼鱼在完整捕食行为中的全脑神经元活动的变化。其次，现有光场显微成像技术缺乏光学切片能力，无法对较厚组织，如小鼠的大脑进行成像。让光场显微镜具有共聚焦显微镜一样的光学切片能力，滤除大样品中焦层之外的背景信号来提高信噪比，是提高成像质量、可广泛应用的关键所在。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "然而，传统共聚焦显微镜采用激光逐点扫描和共轭点针孔检测来降低焦面外噪声的策略不适用于三维光场显微镜。面对这一挑战，研究团队创新提出广义共聚焦检测的概念，使其可以与光场显微镜的三维成像策略结合，在不牺牲体成像速度的前提下有效滤除背景噪声，提高了灵敏度和分辨率。这种新型的光场显微成像技术称为共聚焦光场显微镜。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "研究团队在不同动物样品上测试了共聚焦光场显微镜的成像能力。团队成员对包埋的活体斑马鱼幼鱼进行全脑钙成像，对比共聚焦和传统光场显微镜的成像结果，发现加入光学切片能力后，图像分辨率和信号噪声比提高，可以检测到更多较弱的钙活动。进一步的，将共聚焦光场显微镜和高速三维追踪系统结合，对自由行为的斑马鱼幼鱼进行全脑钙成像，在ø 800 μm x 200 μm的体积内达到2 x 2 x 2.5 μmsup3/sup的空间分辨率和6Hz的时间分辨率。受益于更高的分辨率和灵敏度，可以识别出斑马鱼幼鱼在捕食草履虫过程中单个神经元的钙离子活动的变化。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "团队成员验证了共聚焦光场显微镜对小鼠大脑的成像效果，对清醒小鼠的视皮层进行钙成像，可以同时记录ø 800 μm x 150 μm的体积内近千个神经元的活动，最深可达约400 μm，且连续5小时以上稳定记录超过10万帧，没有明显的光漂白。团队成员进一步尝试使用共聚焦光场显微镜对鼠脑中的血细胞进行成像，深度可达600 μm，拍摄速度70 Hz，同时记录上千根血管分支中群体血细胞的流动情况并计算血细胞的速度，相比之前的传统成像方法通量提高了百余倍。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "研究团队在自由行为的斑马鱼幼鱼和小鼠大脑上证明了共聚焦光场显微镜有更高的分辨率和灵敏度，为研究大范围神经网络和血管网络的功能提供了新的工具。同时，该技术不仅适用脑组织的成像，还可以根据所需成像的样品种类灵活调整分辨率、成像范围和速度，应用在其他厚组织的快速动态成像中。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "研究在王凯的指导下，主要由博士研究生张朕坤、白璐，以及助理研究员丛林共同完成。王凯研究组余鹏、张田蕾，中国科学技术大学本科生石万卓，杜久林研究组李福宁做出贡献，研究员杜久林参与合作并给予指导意见。研究得到中科院脑智卓越中心实验动物平台的支持。研究工作受到科技部、中科院、国家自然科学基金委员会和上海市的资助。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/9bfa0661-24ad-4d0d-9ccd-10db465617c7.jpg" title="图1.jpg" alt="图1.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "图1.（上）共聚焦光场显微镜原理示意图。（下）不同于传统光场显微镜，共聚焦光场显微镜采用片状照明，选择性激发样本的一部分，在垂直照明的方向上扫描，采集到的信号被遮挡板过滤掉焦层范围之外的部分。对采集到的图像进行重构可以得到焦层内的三维信息。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/28e2bd6d-59f5-4ff1-8085-355f6d295cbf.jpg" title="图2.jpg" alt="图2.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "图2.（左）斑马鱼幼鱼捕食行为的一个例子。0s 为斑马鱼吞食草履虫的时刻。（右）左图斑马鱼捕食行为中，共聚焦光场显微镜记录到的两个不同脑区的神经元活动。箭头所指为过程中激活的单个神经元。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/c26412e7-a408-4c67-8533-1c5a118fdb4b.jpg" title="图3.jpg" alt="图3.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(68, 68, 68) font-family: 微软雅黑 background-color: rgb(255, 255, 255) "　/span图3.（左）共聚焦光场显微镜拍摄得到的小鼠视皮层中的复杂血管网络。6个在不同深度拍摄的体积连接为一个深度达600 μm的三维结构。（中）100 μm到250 μm深度血管网络的平面投影，颜色代表不同血管分支中血细胞的平均流速。（右）图中箭头所指的区域中五个血管分支在一段时间内流过血细胞数量的计数。/p

2022年8月，上海科技大学生命科学与技术学院杨扬团队与中国科学院自动化研究所韩华团队合作，在Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports上以长文形式发表了题为“Fear memory-associated synaptic and mitochondrial changes revealed by deep learning-based processing of electron microscopy data”的研究论文，该研究通过对恐惧学习小鼠听觉皮层突触的三维电镜重建和大规模比较分析，探究了小鼠听觉皮层中与恐惧记忆相关的神经元突触等亚细胞结构的变化情况，并用模型分析方法揭示了突触连接模式变化引起的信息存储容量的大幅提升。中国科学院自动化研究所刘静助理研究员、上海科技大学生命科学与技术学院漆俊倩博士、中国科学院自动化研究所陈曦研究员和李贞辰博士生为本文的共同第一作者，杨扬研究员、韩华研究员、谢启伟教授为本文的共同通讯作者。大脑中的神经网络由神经元通过复杂的突触连接构成，神经元编码、处理和存储信息从根本上依赖于突触的连接模式以及在此基础之上的协调活动，解析突触的连接模式对理解大脑的结构与功能至关重要。在哺乳类动物大脑中，除了由单个轴突小结（axonal bouton）与单个树突棘（dendritic spine）形成的1-1型连接，即单位点突触连接外，大脑中的突触连接模式还包括由单个轴突小结与多个树突棘形成的1-N型连接，或多个轴突小结与单个树突棘的N-1型连接，统称为多位点突触（multiple-contact synapses，MCS）。此前，已有很多研究通过光学显微镜发现学习记忆可以改变突触的组织结构，由于突触间隙宽度仅有几十纳米（低于一般光学显微镜的衍射极限），因此在光学显微镜下观察突触结构的精细变化非常困难。与此同时，突触三维结构的光学数据获取和分析高度依赖于人工，更是极大限制了突触结构的重建数量和分析规模。为探究学习记忆如何促进突触多位点连接模式的形成及效果，本项研究以经典的听觉条件恐惧学习（auditory fear conditioning）为范式设置了实验组和对照组，基于大规模序列电子显微镜成像技术和深度学习识别模型，实现了电镜图像中多种亚细胞三维结构的自动提取，重构了小鼠听觉皮层135,000个线粒体和160,000个突触。实验组和对照组的大规模对比分析表明，尽管恐惧学习训练没有改变突触的空间密度与空间分布，却特异性地增加了1-N型突触的比例。进一步分析发现，绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干，并且这种多树突1-N型突触在神经元网络中能够起到信号广播的作用。为了进一步分析多树突1-N型突触的信息编码能力，本项研究建立了基于香农信息熵来计算突触信息存储容量（information storage capacity，ISC）的组合数学模型。在无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络两种条件下，分别计算了引入多树突1-N型突触的ISC增量。在静态网络中，引入此类突触只是略微增加了ISC容量，而在动态可塑性网络中，此类突触将信息存储容量显著提高了50%。综上，基于序列电子显微镜成像技术和深度学习计算方法，研究者开发了小鼠听觉皮层亚细胞结构的三维电镜重构算法，自动重建精度可以满足大规模分析的精度需求，有效地节省了人工校验时间消耗，极大提高了分析效率。大规模电镜重构和对比分析结果在亚细胞水平揭示了学习记忆对大脑皮层突触、线粒体的组织结构和连接模式的影响，为类脑计算仿生模型的精确建模提供了结构基础和启发依据。图：（上左）听觉条件恐惧学习的对照组和实验组。（上右）轴突小结与树突棘替换或增加的示意图。（中左）不同突触连接模式的电镜图像及三维重构结果。1-N型突触由单个轴突小结与多个树突棘形成，N-1型突触由多个轴突小结与单个树突棘形成。（中右）不同突触连接模式示意图。绿色：树突；蓝色：轴突。（下左）密集重构揭示绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干。（下右）无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络。该研究获得了国家科技创新2030重大项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、北京市科技计划的经费支持。作者专访Cell Press细胞出版社公众号特别邀请杨扬研究员、刘静博士和韩华研究员代表研究团队接受了专访，请他们为大家进一步详细解读。CellPress：过去也有基于电镜图像重构来探究突触和线粒体的研究报道，有的还完成了更大规模的密集重构。本文的方法和思路与过去的研究有何不同？杨扬研究员：电镜图像的密集重构对运算量的要求很高，工作量极大。而本文所使用的方法可以在不做密集重构的前提下，选择性识别和分割出研究者感兴趣的亚细胞结构，如本文关注的突触、线粒体，也可以推广到其他有特殊结构的细胞器。已有的突触或线粒体的自动重构算法多是像素或体素分割模型，也就是将图像中的像素或体素分类成前景或者背景。本文所使用的region-based卷积神经网络是一种实例分割网络，可端到端的完成目标实例的检测和分割。另外，针对强各向异性的序列电镜数据，本文提出一种2D到3D的重构方法，首先在2D上识别和分割亚细胞结构，随后应用3D连接算法完成3D的重构。这种方式可有效避免直接应用3D卷积神经网络带来的目标尺度在特征空间和图像空间不一致的问题。CellPress：多位点突触是一个新的概念吗？本文对此类突触的研究有何特别之处？杨扬研究员：一个突触前轴突小结与多个突触后树突棘形成的1-N多位点突触，和多个突触前轴突小结与一个突触后树突棘形成的N-1多位点突触，在过去的文献中都有过报道。但限于电镜图像人工识别的效率，过去的工作未能对这种特殊突触进行大规模的定量研究。本文通过基于机器学习的自动识别与重构算法实现了这一突破。此外，连接同一个多位点突触中的多个树突棘是来自同一根树突还是不同树突，代表了两种不同的神经元连接方式：前者仍是1对1的神经元连接，后者则是1个神经元对多个神经元的信息广播。本文通过密集重构，首次对这两类多位点突触进行了区分和定量，并发现后者在大脑皮层中，特别是学习之后占据了绝大多数，提示这种连接可能表征了大脑中突触层面的记忆痕迹。CellPress：人工智能算法在这个研究中发挥着怎样的作用？刘静博士、韩华研究员：近年来，人工智能算法已经深入应用到生命科学领域，加速甚至革新了生物学的研究进程。在连接组（Connectomics）领域，面对海量的高分辨电镜数据，借助人工智能算法绘制神经元的线路图是一个必不可少的环节。在本文中，我们设计了一套深度学习算法工具集，可以自动识别序列电镜图像中神经元、突触以及线粒体并恢复其三维形态。深度学习算法的应用大大提高了识别效率，将人从大量冗余复杂的标注工作中解放出来，加速了研究进程。CellPress：可否用简要的语言解释文中所提及的突触连接静态网络和动态网络，两者最核心的区别是什么？具有何种生物学意义？刘静博士、韩华研究员：突触连接网络是指根据神经元的几何拓扑特征来模拟突触连接模式的一种建模方式。其中，静态模型中仅考虑稳定的突触连接，假设没有新突触的形成或旧突触的消亡，本文使用信息熵定义静态网络的信息存储容量。而动态模型则将突触可塑性引入到网络中，允许新突触的形成，本文使用信息熵的增益表示新突触形成带来的信息存储容量的增加。动态模型通过模拟突触可塑性，与真实的大脑神经网络更为相似。CellPress：您认为该项研究对类脑计算有什么启发吗？刘静博士、韩华研究员：类脑智能（Brain-inspired Intelligence）本身就是通过模仿和借鉴人类神经系统的工作原理以构建新型的计算结构和智能形态。然而，目前人对大脑的生理机制还知之甚少。类脑研究的第一步就是要理解大脑，突触作为神经元连接的桥梁，是大脑中最重要的结构之一。突触的可塑性（synaptic plasticity）被认为与长时程记忆（long-term memory）有关。本文通过恐惧学习实验范式和电镜成像技术，发现了恐惧记忆能促进小鼠听觉皮层中一种特殊的1-N突触连接模式的形成，且这种连接模式大大增强了局部环路的信息编码能力。本研究中发现的这种局部神经环路信息传递模式或许能够作为一种记忆存储模块启发新型的类脑计算模型。作者介绍谢启伟教授谢启伟，北京工业大学现代制造业基地教授研究兴趣、领域：数据挖掘、图像处理和复杂系统智能；应用图像处理、机器学习和深度学习等方法研究基于电镜数据的神经元重建，集中于神经元电镜图像的前处理、超体素分割、图融合后处理等方法的研究，为神经科学提供有力工具，期待从脑的结构中挖掘出智能的本源。韩华研究员韩华，中国科学院自动化所研究员研究兴趣、领域：高通量显微成像技术产生海量影像数据，如何重构数据、分析数据、可视数据等已成为脑科学与类脑研究领域的重大挑战。我们致力于建立我国微观脑图谱的高通量技术体系和自主可控技术平台，持续突破大体块神经组织样品制备、长时程超薄切片连续收集、高通量扫描电镜三维成像、高精度神经结构三维重建等关键技术，开展多个百TB规模的微观脑图谱绘制工程，为构建类脑计算仿真提供生物真实网络和仿生建模依据。杨扬研究员杨扬，上海科技大学生命科学与技术学院助理教授、研究员研究兴趣、领域：以条件恐惧学习和增强式学习为行为范式，使用在体双光子成像、双光子全息光遗传、电镜、电生理等技术，研究与学习记忆相关的神经环路活动性和可塑性，及神经调制系统在其中所起的作用。

现在的研究中经常需要动物实验提供数据支持，这些研究包括对骨病的研究、药物管理评价和代谢中的脂肪测量等。实验对象的动物有大、小鼠和兔子等。 X射线CT系统通常用于观察和分析小动物的骨骼，人类或小动物的牙齿。对小动物的观察包括活体动物的CT成像，猝死动物整体或切除部位的体外CT成像。 本案例介绍了利用inspeXio SMX-100CT Plus采集的小鼠股骨CT图像(体外)数据以及其三维解析结果。 图1. 岛津微焦点X射线CT inspeXio SMX-100CT Plus 对小鼠股骨的观察 使用inspeXio SMX-100CT Plus微焦点X射线CT系统(图1)进行数据采集。该设备采用密封式微焦点X射线发生源，最大输出电压为100 kV，图像亮度高，可对树脂、药物、骨骼等软材料在高放大倍数下进行三维观察。图2为小鼠股骨。红色矩形框部分是股骨，红色矩形框右侧的是胫骨。图3显示了小鼠股骨的原理图。股骨由近端、股骨本身和远端三部分组成。近端肢体与臀部骨共同构成髋关节。远端肢体与胫骨共同构成膝关节。本标本观察是股骨远端离体成像的一例。图2.小鼠股骨照片 图3 小鼠股骨的原理图 图4为骨骺的横断面图像，图5为骺端和干骺端横断面图像，图6为干骺端的横断面图像。在干骺端横断面上，圆形骨区为皮质骨，内部网状区为骨小梁。使用inspeXioSMX-100CT进行锥束扫描，一次即可获得区域内所有的横断面图像，还可以连续进行图像观察。 图4骨骺的CT图像图5骺端和干骺端的CT图像图6 干骺端CT图像 图7为MPR(多平面重构)图像，MPR显示的是在虚拟空间中堆叠的多个CT图像。 图7 小鼠股骨MPR图像 图8 小鼠股骨的三维图像 小鼠股骨分析 使用X射线CT获取图像，不仅可以进行横断面和三维观察，而且可以单独提取感兴趣区域进行观察，并测量骨的厚度。 图9 小鼠股骨三维图像 图10~14显示小鼠股骨皮质骨、骨小梁及皮质骨内血管的扫描结果，图像处理为某软件公司的TRI/3D-Bon骨结构分析软件。 图10 白色：皮质骨和骨小梁红色：皮质骨中的血管绿色：生长板软骨 图11 白色：骨小梁红色：皮质骨中的血管绿色：生长板软骨 图10、11中白色为皮质骨和骨小梁、红色部分为皮质骨中的血管、绿色部分为生长板软骨，图10中皮质骨在外观上是半透明的。 图12 骨小梁和生长板软骨图13 提取的生长板软骨图14 皮质骨和骨小梁厚度的测量 图13是提取的成长板软骨。图14是对提取的皮质骨和骨小梁测量出的厚度结果，从外观上使用不同颜色标示出各不相同的薄、厚部分。 结论 使用inspeXio SMX-100CT Plus不仅可以对小鼠股骨结构进行三维观察，而且可以通过其它分析软件提取感兴趣区域，并测量、评价皮质骨和骨小梁的厚度。 另外，针对专用软件（例如TRI/3 DBON），可利用BMD模型(骨矿定量) 将影像数据的亮度值转换为CT值，分离出皮质骨和骨小梁，获得皮质骨和骨小梁各自的BMD值。因此，在骨成像后，用BMD模型代替骨成像来建立分析曲线是可行的。（此应用只可针对特定第三方软件进行。）

p style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "4月16日，岛津公司发布了iSpect DIA-10系统，这是一种动态粒子图像分析系统，可通过对液体样品的粒子进行成像来自动测量粒子的大小，形状和数量浓度。它通过对流经流动路径的液体样品中的粒子进行高放大率成像，短短两分钟就可以完成该过程。随着这个系统的发布，岛津已明确进入了粒子图像分析市场。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "近年来，随着研发和质量控制的日益复杂化，对测量粒子形状和检测异物的需求也日益增长。鉴于这种需求，岛津推出了这一系统，该系统是利用粉末测量和图像分析两项技术开发出来的。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "该系统除了可以应用在研发、油漆、药品质量控制等传统领域外，该系统还旨在为新领域服务，如锂离子电池、纤维素纳米纤维和3D打印机用金属粉末的研发应用。/ppbr//pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "strong特征/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "1.微量样品测量/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "可以测量小至50μL的样品，可以最大限度地减少稀有或昂贵样品的使用，从而降低测量成本。虽然可以使用有机溶剂，但清洁所需的量很小，这样减少了浪费，并最大限度地减少了对环境的影响。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "2.可靠的粒子检测/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "其流路设计最大限度地减少了通过摄像机视野外的粒子，从而可以更少的遗漏粒子，检测的可靠性高。除了对样品中包含的异物和粗颗粒的高灵敏度检测外，其数量浓度测量具有高度的可重复性。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "3.配备自动对焦功能/pp style="text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 15px "该系统配备了自动对焦功能，可在约15秒内完成相机对焦。与传统的手动聚焦相比，除了缩短操作的时间之外，还消除了由于手动对焦而导致的数据变化。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/d9ad2e17-3d6d-4356-a4e0-a321b859cdf7.jpg" title="23.jpg" alt="23.jpg"//ppbr//p

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "摘 要:/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "质谱法不仅经常被用于血液和尿液样本中脂质的研究，同时也可用于以实验动物器官为样本的脂质研究。近年来，将匀浆样本的多变量分析结果与待测样本组织切片空间分布研究结果相结合的方式，有望加速有关疾病机理阐释或新药研发方面的研究工作。 因此，本应用实例对2,2’-偶氮(2-氨基丙烷)双盐酸盐(AAPH)给药后，非酒精性脂肪肝(NAFLD)模型小鼠脂质成span style="text-indent: 2em "分的变化进行研究。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "1 研究背景/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "肝细胞癌通常由肝炎病毒引起，但也可能由酒精性肝炎引起。然而，由于代谢综合征病例的增加，与酒精无关的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的发病率也有增加。因此，目前正在进行各种各样的相关研究。以往的研究表明，非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的出现或其发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的进程与氧化应激之间存在很强的相关性。然而，这一机制的细节和诱发、影响因素尚不清楚。近年来, 动物实验结果表明2,2’-偶氮(2-氨基丙烷)双盐酸盐(AAPH)给药可以抑制脂肪在肝脏的过度积累1)。为了阐明其作用机制，可使用多种类型的质谱仪对同一样本进行分析，充分利用不同类型质谱提供的数据信息。本文描述了对AAPH 给药后NAFLD 模型小鼠研究的实例。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/5915422f-fd59-4161-8be6-0d165758d8f2.jpg" title="1.png" alt="1.png"//pp style="text-align: center "图1 实验动物准备/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "2. 实验材料及方法/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "以NAFLD 模型小鼠为实验动物， AAPH 单剂量(90mg/kg)给药24 小时后取肝脏进行实验。肝脏匀浆样本用于LCMS 分析，制备10μm 厚肝脏冰冻组织切片用于成像质谱分析。将给予磷酸盐缓冲液(PBS)的模型小鼠肝脏作为对照样本(图1)。成像质谱分析的流程图如图2 所示。使用冷冻切片机制备10μm 厚的老鼠肝脏组织切片(I)，将切片放置于ITO 导电载玻片表面(II)，在组织切片表面涂敷基质辅助电离(III)，获取成像质谱分析数据(IV)。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e65e6c2a-746e-4a29-9027-5c007baf8713.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "图2 成像质谱分析流程/pp style="text-indent: 2em line-height: 1.75em "3. 使用LCMS 数据进行验证/pp style="text-indent: 2em line-height: 1.75em "取模型小鼠肝脏，匀浆后由LCMS进行分析，对脂质成分进行检测。实验条件如表1所示。/pp style="text-indent: 2em line-height: 1.75em text-align: center "表1 LCMS实验条件/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/452b470c-8f24-4e51-a583-8212f9502448.jpg" title="3.png" alt="3.png"//pp style="text-align: center "图3 LCMS-IT-TOF/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "图3 显示实验数据进行统计学分析的结果。对AAPH给药组与对照组进行比较，多种脂质成分存在差异。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "表2 总结了出现特征变化的不同脂质成分。/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "表2 AAPH 给药后发生变化的脂质组分/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8039b671-0c06-454f-90ef-c37c83bf5af0.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "根据分析结果，通过对比给药组与对照组肝脏匀浆检测数据的统计学分析结果，可以鉴别给药后发生变化的组分。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 294px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/2817dda4-851e-4ea4-bd22-9c96d9047c8d.jpg" title="5.png" alt="5.png" width="600" height="294" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "图3 统计学分析结果/pp style="text-align: center "(A) PCA score plot, (B) PCA loading plot, (C) OPLD-DA score plot, (D) OPLS-DA S-plot/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "4. 使用成像质谱进行脂类成分的可视化分析/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "表3显示了iMScope成像质量显微镜的分析条件。成像质谱分析的实验结果如图5所示。相邻切片的HE染色结果如图4所示。使用正离子模式分析组织切片，成功获得表2中在LCMS分析结果中出现变化脂质成分的质谱图像，如图5中虚线框选的质谱图像。此外，还获得了在采集范围内其他具有类似特征分布的脂质成分的质谱图像。成像质谱技术的主要优点之一是通过一次分析在同样的分析条件下，可以同时提供多个不同质荷比化合物的空间分布信息。这一特点使无标记成像质谱分析成为可能。本应用实例中，部分脂质成分可以根据iMScope的检测数据并参考相关文献得到鉴别2),3)。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/173cb788-d8f8-4c66-96e4-e859095877ee.jpg" title="6.png" alt="6.png"//pp style="text-align: center "图4 连续切片的HE染色结果/pp style="text-align: center "表3 iMScope成像质谱实验条件/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/1067befb-7acb-4e1d-881c-9c868b4db0b5.jpg" title="7.png" alt="7.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 350px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/34ee0d51-4b7a-4519-832b-051e09819ef2.jpg" title="8.png" width="600" height="350" border="0" vspace="0" alt="8.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 186px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/ee38d58c-510f-4865-9a5d-d1c0a79298d1.jpg" title="9.png" width="600" height="186" border="0" vspace="0" alt="9.png"//pp style="text-align: center "图5 iMScope 质谱成像分析结果/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "5. 小 结/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "本文展示了AAPH 给药后发生变化的脂质成分在模型小鼠肝脏切片上的空间分布结果。在新药研发或临床应用相关的基础医学研究领域中，必须建立可以针对给定研究目标及样本特点进行优化的实验体系。因此，多种类型的质谱仪被广泛使用。此外，如本文所述，利用新型质谱仪进行多层面分析也有望发现新的信息，并提高研究效率。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "6. 参考文献/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "1) Free. Radic. Res, 38: 375–84 (2004)/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "2) Anal. Chem. 80(23): 9105–14 (2008)/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "3) Anal. Chem. 84(4): 2048–54 (2012)/ppbr//p

• 质谱成像技术(Mass Spectrometry Imaging, MSI)实现直接检测组织样本中化学成分的同时，保留其在样本上的位置信息，获得目标化学成分的二维空间分布特征，该项技术广泛应用于医学、药学、食品、环境等多个领域的研究中。 • 岛津新一代iMScope QT成像质谱显微镜，在质谱成像检测的基础上内置光学显微镜平台，将显微镜获取的光学图像与质谱分析获得的化学信息结合为一体，并配合完整的前处理基质涂敷设备，为相关研究提供更快、更强、更稳定的成像质谱分析系统。 图1 岛津新一代成像质谱显微镜从iMScope TRIO到iMScope QT(拍摄于岛津中国创新中心) 图2 包含样品前处理、质谱检测及数据解析的完备成像质谱分析平台 iMScope QT成像质谱显微镜可对更广范围的样品以更快速度进行高空间分辨率成像质谱分析，为研究提供更加有效可靠的数据。 应 用 案 例 简 介 【01】对小鼠脑切片的整体和局部进行高速、高准度、高空间分辨率分析 对小鼠全脑切片(约17mmx9.4mm)进行分析，空间分辨率为15μm，检测区域包含1126x624共702,624个像素点，检测时间约6小时。 表1 分析条件图3 小鼠脑切片(整体)光学图像及质谱图像 (a) 光学图像；(b) PI(38:4)的质谱图像；(c) Sulfatide (C24:1)的质谱图像，空间分辨率15μm 根据检测区域的大小及检测目标，可选择显微镜的不同放大倍数拍摄微小部位更加清晰的光学图像并进行高空间分辨率的成像质谱分析。通过质谱图像与光学图像的准确叠加，判断化合物的真实分布位置。对小鼠小脑区域进行空间分辨率为5μm的高空间分辨率检测，采集区域包括662x595, 共393,890像素点，检测时间约为2.2小时。 图4 小鼠脑切片(局部:小脑)光学图像及质谱图像 (a) 光学图像；(b) PI(38:4)的质谱图像；(c) Sulfatide (C24:1)的质谱图像，空间分辨率5μm 【02】小鼠脑中氯丙嗪分布的检测 小鼠(8周，雄性，C57BL/6J)灌胃后(单次灌胃，剂量200mg/kg)，根据相应步骤制备10μm脑切片，利用iMScope QT系统获取光学图像后，使用iMLayer进行基质升华，在切片表面沉积0.7μm厚的CHCA基质层，然后在iMScope QT中进行MSI分析，激光直径20μm，采集间距50μm。图5显示了氯丙嗪在小鼠脑中的分布情况。 图5 小鼠脑中氯丙嗪分布的质谱图像 【03】小鼠肝脏中Heme B的检测 制备小鼠肝脏切片，使用iMLayer进行基质升华9AA (基质层厚度1μm)，进行成像质谱分析，空间分辨率5μm，图6中各图标尺为100μm。结合光学图像可获得目标化合物的准确分布位置，并可任意选择感兴趣区域进行比较及数据解析。 图6 小鼠肝脏切片中血红素与血管附近脂质分布(a)小鼠肝脏切片(包含血管)的光学图像；(b)Heme B在小鼠肝脏血管区域分布的质谱图像；(c) Heme B质谱图像与肝脏切片光学图像的叠加 （d）血管中Heme B (绿色)与血管附近脂类成分(红色)的空间分布特征 总 结 新一代成像质谱显微镜iMScope QT不仅传承iMScope系列光学显微镜质谱仪的设计理念，同时融合形态学图像并实现高速、高灵敏度和高空间分辨率的成像分析。实现对样品进行形态学上的细微观察，也可以得到样品上特定部位的化学信息，为科研工作提供更加可靠、稳定的数据支持，进一步扩展其在相关研究领域应用的可能性。

药物生产中的关键工艺参数是影响药物和剂型理化性质和生物药剂学性质的重要因素。原料药粉末的大小和晶体形状影响其流动性和压实性能：粒径大且球形度好的颗粒通常比颗粒小但长宽比大的颗粒更容易流动；小颗粒溶解更迅速，并且比大颗粒的悬浮液粘度更高。因此，各国药典中都对相关药物所涉及的粒度问题及测量方法做出了规定。有关粒度测定的测定方法是随着科学的发展和计算机技术的飞速进步逐渐发展起来的，包括：筛分法、显微镜法、电阻法和光阻法、以及目前非常流行的激光衍射法（光散射法）等（1，2）。然而，随着计算机功能日益强大，数字化图像分辨和提取技术不断提高，可以同时具备上述各种方法能力，可以测量粒度分布、粒形分布，可以准确计数的图像法粒度粒形分析仪正在走向舞台中央（2）。一、中国药典中所涉及的药物粒度及测定方法中国药典2020年版四部在通则0982《粒度和粒度分布测定法》中规定了以下测定方法：1.第一法（显微镜法），用于测定药物制剂的粒子大小或限度。2.第二法（筛分法）：用于测定药物制剂的粒子大小或限度，粒度下限在75μm左右的样品。3.第三法（光散射法）：即激光衍射法。根据ISO13320-2009，该方法用于测定原料药或药物制剂的粒度分布，适用的粒度范围大约为0.1μm~3mm。在中国药典中涉及粒度的药物包括中药、丸药、颗粒剂、外敷软膏、滴眼液、抗生素等，如下表中国药典一部中国药典二部中国药典三部药品名所载页数粒度测定方法要求药品名所载页数粒度测定方法要求通则所载页数粒度测定方法要求人参茎叶总皂苷389第二法灰黄霉素351第一法0104颗粒剂第二法人参总皂苷391第二法曲安奈德注射液362第一法0105眼用制剂第一法心脑欣丸722第二法阿莫西林克拉维酸钾颗粒437第二法0109软膏剂、乳膏剂第一法冰黄K乐软膏865第一法蒙脱石1452第三法0114凝胶剂第一法妇乐颗粒896第二法蒙脱石分散片1454第二法0115散剂第二法京万红软膏1106第一法蒙脱石散1455第二法逍遥颗粒1358第二法醋酸甲羟孕酮混悬注射液1529第一法通心络胶囊1447第一法磷霉素钙颗粒1585第二法障翳散1672第一法注射用亚锡聚合白蛋白1599第一法---锝[99mTc]聚合白蛋白注射液1607第一法二、美国药典中所涉及的药物粒度及测定方法美国药典中涉及粒度分析内容是用于注射液和滴眼液的USP788/789通则，推荐的方法是光阻法和膜显微镜法，主要关注药液中粒度范围在10~24μm和25~50μm（可视范围）的颗粒计数和评价。这些颗粒存在的形式如下：i.不溶的可移动的固体/半固体；ii.单个实体或聚集体；iii.一种或几个物种；iv.化学反应产生的固体v.制剂变化产生的固体这些颗粒物产生的原因包括：i.外源性物质存在；ii.内源性物质存在：包括生产工艺的功能故障和包装来源；iii.制剂固有的颗粒，如生物制品中存在的颗粒。USP789基本等同于788，但主要针对滴眼液。USP788等同于欧洲药典EP5.5和日本药典JPXIV，XV。关注医疗风险的USP729是以USP788为模板的，适用于所有脂质（10%，20%，30%）。其限定的粒度范围是在0.5~5μm，因为这些颗粒可以机械阻塞微血管。但是，USP788所主张的粒度测定方法存在以下问题：1.光阻法的问题：只适用于球形颗粒；气泡和油滴不能分辨，也被计数。2.显微镜的问题：对粒子的判断和解释存在主观意识。另外，对于生物制剂中不可见粒子分析，特别是可以通过不同的机制聚集的蛋白质的应用，USP788面临着挑战。因为对于透明、非球形和高浓度的蛋白质聚集体，光阻法和显微镜法无能为力。对于口服制剂和原料药（API），USP429规定了激光衍射方法测定粒度的通则。该方法根据ISO标准13320-1(1999)和9276-1(1998)建立的，整个章节也已经和EP和JP的相应章节进行了协调。USP429指出，此技术并不能区分单个粒子的散射和一团基本粒子的散射，也就是不能区分结块和凝聚。绝大多数的样品都包含结块和凝聚，并且我们主要关注的是基本粒子的尺寸分布，所以在检测前这些结块通常需要分散成基本粒子。虽然ISO13320-2009修改了激光衍射法的应用限制，指出激光衍射法测量粒度只适用于球形颗粒，其测量的误差来源包括非球形、表面粗糙度和不正确的光学参数，USP429也已经指出，被测物质的光学性质和它的结构（如形状、表面粗糙度和多孔性）对于最终结果有影响。三、图像法粒度和形貌分析技术阿扎胞苷为无菌冻干粉针剂，是一种新型表观遗传学抗肿瘤药，是目前唯一被临床证明可延长高风险骨髓增生异常综合征患者总生存期的抗肿瘤药。根据美国药典USP章节 788 和 729 ，必须关注注射类产品中颗粒物对生物学性质的影响。美国药典附录中规定了注射剂分析的主要方法:1.可测量尺寸和颗粒计数2.数据统计非常重要，特别是尺寸小于1微米的颗粒和数目但是，药典中给出的消光法粒子计数器（光阻法）粒度和计数功能只能覆盖2~400微米，其消光效率无法解决低于2微米的问题。自USP788以来，药物产品已经发生了深刻变化：疫苗、新癌症治疗药物、纳米颗粒（克服不溶性）、控释微球、聚合物、结晶纳米颗粒、脂质体制剂等新的剂型不断涌现，同时对粒度检测也提出了新的要求。2010年12月8日至10日,美国药典委员会在马里兰州洛克维尔USP总部召开了USP有关粒度的专题研讨会，对USP788通则面临的挑战开始寻找和调查替代方法。来自美国StableSolutionsLLC公司的DavidF.Driscoll博士在研讨会上明确指出：要解决小于1微米颗粒的技术挑战，包括：■颗粒物理性质■颗粒筛分■颗粒计数■颗粒统计■颗粒轮廓在研讨会上，讨论和考察了一系列新的粒度分析仪器和技术，欧奇奥（Occhio）图像法粒度粒形分析仪也位列其中。而这些挑战对于先进的适用于医药行业的静态图像法粒度粒形分析仪已经迎刃而解。作为下一代粒度分析仪，Occhio粒度粒形分析仪可以进行：●颗粒大小及其分布l颗粒计数●颗粒形状及其分布●干法或湿法，动态或静态●适用于悬浮液、乳浊液、泡沫、颗粒、粉末、纤维●同时具有激光粒度仪、库尔特法或光阻法计数器和显微镜的功能1.粒度粒形分析仪的组成粒度粒形分析仪有硬件和软件两个部分。硬件部分由分散系统、进样系统和成像系统组成。其中成像系统是核心部件（见表2）。成像系统检测的是颗粒群中每个颗粒的尺寸，因此必须使用分散系统以保证颗粒之间没有团聚。根据被测物料的介质是气态还是液态,可分为干法分散系统和湿法分散系统：湿法分散系统是将颗粒分散在液体介质中，干法分散系统是将颗粒在空气中直接分散。与激光粒度分析仪的干法系统不同，图像法的干法分散样品是可以回收并重复测定的，因此具有极大的优越性。所以，应该提倡“干样干测，湿样湿测”，最大程度地保持样品的初始状态。干法测定可以极大简化样品准备过程，避免粉体样品在液体介质中团聚的可能。表2粒度粒形分析仪的成像系统组成及功能成像系统部件功能光源单色(脉冲)光可避免颗粒对光的衍射产生虚影,得到边界清晰的颗粒图形，优于白光扩束单元根据不同缩放倍率的镜头调节输出光束的直径测试区(样品池)颗粒与脉冲光的作用区光学系统不同的放大倍率和相应的测试范围相适应；好的光学系统不存在像差工业相机是远高于普通摄像机成像和存储速率的图像拍摄装置进样装置：物料在进入成像系统或分散系统前，需要调节到一定的浓度，以得到最佳的分散/检测效果:●湿法：通过加入不同体积的颗粒量进行调节，由注射泵（可相对计数）、蠕动泵（可相对计数）或离心泵（动态湿法，只能绝对计数）将样品带入位于光路中的样品池（见图1左）。●干法(动态)：由振动进样单元控制,调节单位时间的进样量，然后进行自由下落式分散或气流分散。气流分散包括喷射式分散和横向分散，其中横向分散对样品扰动最小，并能使样品处于势能最低的位置，准确采样（见图1右）。●干法(静态)：将分散在载玻片上的颗粒样品通过机械传动装置，直接置于成像系统的测试区。图1湿法和动态干法粒度粒形分析仪示例左图：OcchioFC200湿法粒度粒形分析仪原理图，包括光源、变倍率远心镜头、高分辨相机、样品池和内置注射泵，检测下限低于200nm。可外置湿法分散模块；右图：OcchioZephyrLDA动态干法粒度粒形分析仪原理图，包括振动进样单元、横向气流分散装置、样品池自动吹扫系统、成像系统和真空样品回收系统。静态法图像分析仪器对样品扰动少，安全性高，还可以对颗粒进行计数，统计量达上万个，既可以替代扫描电镜，也可以替代激光粒度仪，测量、描述和验证方法的执行标准包括GB/T21649.1-2008和ISO13322-1。应用3D软件和反射光分析技术，还可以对混合物样品进行颜色分析，估算各种单质的比例。一次实验可以得到多个结果，数据量极为丰富，是药品研发和质控表征技术升级改造必备的分析手段。专用的图像法粒度和形貌分析仪还可用于蛋白质聚集体或结晶反应过程的跟踪分析。图2下限低于200nm的Occhio500nanoXY静态干湿法粒度粒形分析仪及其各部分功能说明（点击了解仪器更多详情）2.原料药（API）或晶型药物的分散分散器是粒度分析仪器的主要组成部分。良好分散的要求是：●颗粒必须被分开；●在分散过程中，样品的尺寸和形状不应该被改变。●较小的颗粒和较大颗粒必须以相同方式分离。●分散过程可以重复几次，并在同一样品上再现相同的结果。通常，药物制剂中最重要的产品是API，一般通过粉末的晶体形态对其进行表征，其尺寸分布从亚微米到几百微米不等。部分API可能由精细，脆弱的针状晶体组成，这些颗粒通常与小纤维相似。图3比较了三种分散样品的方法，数据表明：只有方法C提供了正确的粒度粒形值。图3.不同分散方法的比较A手动分散：有颗粒团聚体存在且分布不均匀；B脉冲空气分散：可以看到，由于进气压力的存在，导致晶体颗粒被破坏；COcchio可控的真空分散：这种分散是均匀的，且脆弱的晶体颗粒没有被破坏；可控的真空分散方法（2）分散API颗粒（图2），不仅样品用量少，而且保证分散过程中样品的完整性，并可进行重复分析。与空气喷射式干法相比，不仅可以保证晶型不被气流破坏，而且可以减少与环境大气相关的污染，继而用统计软件来详细描述颗粒结构，并提供可对比的尺寸形貌研究。图4对比了两种不同分散方式得到的样品粒度结果。由图4可见，曲线之间存在着非常重要的差异。在小于10μm（点2）的区域，可以看到存在大量的细粉。这些颗粒是因为分散期间的晶体断裂产生的（空气分散，图3B）。蓝色曲线中粗颗粒更多（点1），这些不是真正的晶体，而是由于颗粒的非均匀分布而引起的团聚。粒径(μm)P10P25P50P75P90空气分散（蓝线）11.652520.752132.884856.139378.3827Occhio真空分散（红线）11.045917.491426.085434.679544.3478图4同一样品不同分散方法得到的累计粒度分布图（横坐标为筛分直径）事实上，图像法粒度及粒形分析已经进入USP1787。由于ISO13322-1把显微镜归于静态图像法，美国药典将图像法粒度分析仪看作“流动的显微镜”。目前，欧奇奥图像分析技术为技术不仅能提供ISO9276-6定义的粒度和粒形参数，还另外发展了五十多个粒度分布和形貌分布参数以及色彩分布参数。这些先进的图像分析技术已经应用到世界各大著名药厂，包括Sanofi(France,Germany)、Unilever(UK)、GSK、Novartis、Janssens、Fresenius、BoehringerIngelheim、Lilly、Therapeomic、Nycomed、Pfizer、Biomé rieux、Cytheris、Stryker、Ethypharm、EvenSante、Glatt等，并且在中国药企中也开始发挥作用。四、图像法粒度和形貌分析技术在药品质量控制中的应用1.药物一致性研究：一般认为造成仿制药物与原研药物、不同企业生产的同种药物、同一企业的不同生产批号药物临床疗效差异的原因大多数是来自于固体化学药物的晶习在状态的变化。同一种药物由于晶型不同，其不仅物理性质会有所不同，而且其生物活性也会有明显差异。有些药物的不同晶习，生物活性不仅差异显著，而且干扰了药物的临床应用。表3仿制药晶型表征推荐参数2.API颗粒的球形度研究和修饰：原料药粉末（API）的大小和形状影响其流动性和制剂时的压实性能。球形度好的大颗粒通常比较小的颗粒或长宽比大的颗粒更容易流动；更小的颗粒溶解更迅速，并导致比颗粒较大的悬浮液粘度更高。表4API颗粒球形度推荐参数3.不溶性微粒检测和蛋白质聚集体监控：药品包装材料对药物本身的污染和生物制品因不稳定产生的蛋白质聚集体是药品生产和安全贮存研究的重大课题。药物中的外源性颗粒包括纤维、昆虫部分、花粉和营养物质、纤维素、绒、矿物质、玻璃、塑料、橡胶、金属和油漆、上皮细胞、衣物碎片和毛发；内源性颗粒包括硅油。虽然硅油是大部分产品的必需添加剂，但它会产生人造颗粒或不想要的颗粒，或由于未控制或过量使用而影响治疗成分的稳定性。图5Occhio图像粒度分析仪检测不溶性大颗粒（左侧二维图可区分不同的颗粒形状分布）生物制剂中的蛋白质聚集是我们不想看到的，但又无法避免，因此需要监控其聚集的程度；检测范围增加2-5μm和5-10μm的量，也是为了很好的监控其聚集程度。乳液也存在类似情况，因此，要对2μm以上的大乳粒进行分析和监控。上述颗粒的种类无法通过传统的计数方法加以区分，而通过粒度粒形分析均可以分别计数和统计，还可以排除气泡的影响，这在传统方法的检测结果中是无法避免的。图5是不溶性大颗粒的应用举例。光阻法测试大颗粒只能给出粒径和数量，但很多纤维状或片状颗粒误认为小颗粒或者超大颗粒，造成假性结果，而对透明颗粒（如微塑料），只有高端的图像法粒度仪可以区分识别（图6）。图6OcchioIPAC2图像粒度分析仪检测透明大颗粒（图左）和发现纤维及团聚体（图右）4.破壁中药粉体的破壁效能及破壁成分固体药物制剂中，药物的颗粒大小影响药物从剂型中溶出及释放的速率，进而影响药物的疗效与生物及利用度。对难溶性固体药物而言，其粉末愈细，粒径愈小，比表面积愈大，溶解速度愈快，药物吸收速度也愈快，吸收量愈多，药效就愈好。因此减少制剂中固体颗粒的大小，有利于药物的溶出，也有利于难溶药被人体吸收，进而提高药物的疗效及生物利用度。但过细的粉末易因粉体团聚而导致流动性较差，影响药物制作过程。超细药物粉体在应用过程中因其溶解速度快，人体吸收快，易使人体中毒，因此需要更加精准的配方设计及临床测试。采用不同的粉碎技术对天然药物或者合成药物进行粉碎所获得的药物粉体，具有不一样颗粒大小，形状，表面能，比表面积等，对医药粉体后续的制剂的工艺性能及产品质量影响甚大。中药破壁饮片是将符合《中国药典》要求并具有细胞结构的中药饮片，经现代破壁粉碎技术加工至D90＜45μm粉体，加水或不同浓度的乙醇粘合成型，制成30～100目的原饮片全成分的均匀干燥颗粒状饮片。我们对丹参破壁饮片用500nanoXY静态粒度粒形分析仪（图2）进行了分析研究，发现小于1微米的颗粒数量占30%，最小粒径可接近0.2微米，说明破碎后有大量细胞器释放出来。通过3D粒形分析，利用Occhio颗粒形貌3D复合标度分析——“腋瓣（Calypter）”技术，并与相应的电镜照片比对，提示我们破壁中药微粉中释放出的各种细胞器（见图7），从而为进一步提高药效和生物利用度指明方向。另外，表面处理技术对药物的生物利用度及疗效也存在极大影响。医学研究表明，人体接受药物之后，因药物存在的表面状态不同而产生不完全一致的效应，进而对生物利用度及疗效有着显著的影响。利用粉体表面改性技术修饰医药粉体表面，可以获得具有合适生物利用度及疗效的医药产品。如：利用表面包覆或为胶囊化控制药物的释放速率，进而改变或者控制药物的生物利用度及疗效。图7用Occhio颗粒形貌3D复合标度分析技术鉴定丹参破壁粉体中的氩细胞器（下）并与电镜照片对比（上）五、总结创新性的粒度粒形分析仪器，适用于药物发现、化学和制剂开发以及药物生产领域的质量控制。静态图像法粒度分析技术也符合ISO13022和2020版中国药典0982规则，可针对一系列针剂、胶囊剂和口服制剂进行了药品质量分析表征的研究，并帮助使用者开发稳健的配方，由此获得具有生物利用度的稳定药品。适当的分散方式是确保API稳定性以及正确的粒度粒形结果的基础。采取可控的真空分散程序，才能保证符合大多数药物法规中要求的测量稳定性和可重复性。随着生物药物市场关注度和资金投入的迅猛增长以及人们对具有特殊用途的新颖生物药物的需求不断增加，这一行业在确保提供起效快且安全可靠的治疗药物方面正面临越来越大的压力。着眼于单克隆抗体、重组蛋白、疫苗、寡核苷酸等生物分子的生物制药开发和生产过程漫长、十分复杂，同时面临非常特殊的分析挑战。不依靠显微镜的可变倍率显微成像扫描尖端技术可直接测量透明粒子大小和形态，并对蛋白质聚集体进行跟踪分析，保证粒度和粒形的最终结果统计可信度。为降低生物大分子制剂的风险，将计数器、显微镜和激光粒度分析表征方法融于一身，不仅可以及时提供准确的数据，而且精简了流程，消除了瓶颈，提高了效率。最新一代的颗粒分析技术必将推动新药的开发和药品质量控制的提升。参考文献：1.VincentChapeau,ChristianGodino.Methodanddevicefordispersingdrypowders.US20110120368A1,20112.杨正红,欧阳亚非.静态图像粒度分析中真空分散器原理和分散效果解析.现代科学仪器.2019,1:65-68.3.Wadel,H.(1932),Volume,shape,androundnessofrockparticles,JournalofGeology,vol.40,pp.443-451.4.Krumbein,W.C.(1941),Measurementandgeologicalsignificanceofshapeandroundnessofsedimentaryparticles,JournalofSedimentaryPetrology,vol.11,No.2,pp.64-72.5.Krumbein,W.C.andSloss,L.L.(1963),StratigraphyandSedimentation,SecondEdition,W.H.FreemanandCompany,SanFrancisco,p.660.6.Powers,M.C.(1953),Anewroundnessscaleforsedimentaryparticles,JournalofSedimentaryPetrology,vol.23,No.2,pp.117-119.7.Barrett,P.J.(1980),Theshapeofrockparticles,acriticalreview,Sedimentology,vol.27,pp.291-303.8.ISO9276-6：2008粒度分析结果的表述第6部分：颗粒形状和形态的描述和定量表征9.TudorArvinte,EmiliePoirier,CarolinePalais.PredictionofAggregationInVivobyStudiesofTherapeuticProteinsinHumanPlasma.Biobetterspp91-104.Springer,NewYork,NY,2015作者：杨正红仪思奇（北京）科技发展有限公司总经理（注：本文由杨正红老师供稿，不代表仪器信息网本网观点）

本文由中国药科大学天然药物国家重点实验室药物代谢与药代动力学重点实验室所作，发表于Talanta 165 (2017) 128–135。 近年来，基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱成像（MALDI-TOF-MSI）技术受到了广泛的关注，因为它可以对动植物组织切片中不同的分子进行定位，尽管在逐点绝对定量中仍存在一些障碍。奥曲肽是一种合成的生长抑素类似物，在临床上广泛应用于预防胃肠道出血。 本研究的目的是建立一种定量显示奥曲肽在小鼠组织中空间分布的MALDI-TOF-MSI方法。在这个过程中，一个结构相似的内标物与基质溶液一起被点到组织切片上，以尽量减少信号变化，并给出良好的定量结果。通过比较奥曲肽与不同基质共结晶后MALDI-TOF-MSI产生的信噪比，选择2,5-二羟基苯甲酸作为最合适的基质。通过测定不同浓度的新鲜组织切片中奥曲肽的含量，验证了MALDI-TOF-MSI在线性、灵敏度和精密度方面的可靠性。验证的方法成功地应用于奥曲肽在小鼠组织中的分布研究。 结果表明，MALDI-TOF-MSI不仅能清晰地显示奥曲肽的空间分布，而且可以计算关键的药代动力学参数（Tmax和t1/2）。更重要的是，MALDI-TOF-MSI测定的奥曲肽的组织浓度-时间曲线与LC-MS/MS测定的结果一致。这些发现说明了MALDI-TOF-MSI在药物开发过程中的药代动力学分析潜力。使用仪器：岛津MALDI TOF、 LC–MS/MS 图1 内标对MALDI-TOF-MSI分析小鼠肝切片中奥曲肽线性的影响。(A) 小鼠肝脏切片上的兰瑞肽(内标)的质谱图，(B)加入奥曲肽标准溶液的肝脏切片光学图像，(C)5个浓度水平的奥曲肽的代表性质谱图像([M+H]+离子 m/z 1019 Da)，(D) 用奥曲肽的平均信号强度绘制的奥曲肽校准曲线(n=5)，(E)经内标校正后的奥曲肽的代表性质谱图像，(F) 用奥曲肽/内标的平均强度比绘制的奥曲肽校准曲线(n=5) 图2 对口服20 mg/kg奥曲肽后0、10、30、60、90和120 min采集的小鼠组织进行成像MS分析。(A)胃切片的代表性光学和质谱图像，(B)肠切片的代表性光学和质谱图像，(C)肝切片的代表性光学和质谱图像 图3 MALDI-TOF-MSI和LC-MS/MS测定奥曲肽的组织浓度-时间曲线。(A) MALDI-TOF-MSI法测定小鼠胃中奥曲肽的浓度-时间曲线 (B) LC-MS /MS法测定小鼠胃中奥曲肽的浓度-时间曲线 (C) LC-MS/MS法和MALDI-TOF-MSI法测定小鼠胃中奥曲肽的含量的相关性分析。 本研究开发了一种基于MALDI-TOF-MSI的小鼠组织切片奥曲肽定量分析方法。首次通过比较DHB、CHCA和SA提取的奥曲肽在一系列激光功率水平下的信噪比，系统研究了激光能量对MALDI基质选择的影响。结果表明，DHB、CHCA和SA的最优功率水平应分别设置为50、70和60，DHB因其较高的灵敏度和较低的基质效应最终被选为最合适的MALDI基质。兰瑞肽是一种与奥曲肽结构相似的生长抑素类似物，被用作内标，通过减小组织异质性、基质晶体异质性和激光功率波动引起的离子信号变化，提高分析的线性、准确性和精密度。然后成功地应用所开发的MALDI-TOF-MSI方法，观察口服20 mg/kg剂量后，奥曲肽在小鼠胃、肠、肝中的分布和消除过程。 结果表明，MALDI-TOF MSI不仅能清晰地显示奥曲肽在小鼠组织中的空间分布，而且使关键药物动力学参数(Tmax和t1/2)的计算成为可能。更重要的是，MALDI-TOF-MSI测定的奥曲肽的组织浓度-时间曲线与LC-MS/MS绝对定量的结果吻合较好。 文献题目《Optimization and evaluation of MALDI TOF mass spectrometric imaging for quantification of orally dosed octreotide in mouse tissues》 使用仪器岛津MALDI TOF、 LC–MS/MS作者Tai Rao, Boyu Shen，Zhangpei Zhu, Yuhao Shao, Dian Kang, Xinuo Li, Xiaoxi Yin, Haofeng Li,Lin Xie, Guangji Wang, Yan Liang Key Lab of Drug Metabolism & hamacokinets,State Key Laboratory of Natural Medicines,China Pharmaceutical University, Tongjiaxiang 24, Nanjing 210009 PR China

近几年具有出色变形能力和可控性的磁流体机器人受到广泛关注。然而，这些研究大多是在体外进行的，将磁流体用于体内医疗应用仍然是一个巨大的挑战。同时，将磁流体机器人应用于人体也需要解决许多关键问题。本研究创建了基于磁流体的毫米机器人，用于体内肿瘤靶向治疗，其中考虑了生物相容性、可控性和肿瘤杀伤效果。针对生物相容性问题，磁流体机器人使用玉米油作为基载液。此外，该研究使用的控制系统能够在复杂的生物介质中实现对机器人的三维磁驱动。利用1064纳米的光热转换特性，磁流体机器人可以在体外杀死肿瘤细胞，在体内抑制肿瘤体积、破坏肿瘤间质、增加肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖。这项研究为基于磁流体的毫米机器人在体内实现靶向治疗提供了参考。近日，北京航空航天大学机械学院冯林课题组提出了一种通过具有生物相容性的磁流体机器人实现肿瘤的光热治疗方法。该方法将磁流体的基载液改为具有生物相容性的植物油，通过三维电磁控制系统实现磁流体机器人的靶向控制，对该种磁流体机器人在体外与体内的生物相容性和光热肿瘤杀伤效果进行了细致的研究。本研究中的所有3D模型均使用摩方精密nanoArchS140设备打印。相关研究内容以“Biocompatible ferrofluid-based millirobot for tumor photothermal therapy in Near-Infrared II window”为题发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上，冯林教授为通讯作者，硕士生纪易明为第一作者。图1.用于近红外 II 窗口肿瘤光热治疗的生物兼容磁流体液滴机器人（BFR）概念图。图2. BFR表征。(A)Fe3O4纳米粒子的 XRD 图。(B)Fe3O4纳米颗粒的傅立叶变换红外图。(C)油酸包裹Fe3O4纳米颗粒的傅立叶变换红外图。(D) BFRs 中纳米粒子的透射电子显微镜（TEM）结果。(E) 所制备磁流体的磁滞线。(F) 磁流体的紫外-可见-近红外吸收光谱。(G) 不同浓度的BFR在 1064 纳米近红外照射下的温度曲线。(H) 5个加热-冷却循环过程中BFR的光热稳定性研究。该研究制备了一种生物相容性磁流体（BFR），并对其进行了详细表征，如图2所示。该生物相容性磁流体由超顺磁性纳米颗粒（磁响应组分）和生物相容性植物油（基载液）构成。双层的油酸包裹磁颗粒使磁流体获得较好的稳定性。磁滞回线展现出该磁流体良好的磁响应能力。红外吸收光谱和光热升温曲线体现了该磁流体较好的光热转换效率和光热稳定性。图3. BFR在体外模拟血液循环环境中的运动。(A) BFR 可被控制移动到全血环境中三维血管模型的任意分支。比例尺：5 毫米：(B) BFR 在肝门静脉血管模型中的运动控制，显示了 BFR 由于可变形性和分裂能力而在血管中的可移动性。比例尺：2 毫米。(C) 磁流体机器人越过障碍物的侧面示意图。(D) BFR 在磁阻力作用下穿过障碍物和心脏组织表面的沟槽。(E) BFR 超声成像示意图。比例尺：5 毫米：(F) BFR 在一块牛心血管组织的内表面形成一个稳定的球体。(G) 超声成像视频快照，显示运动控制过程中 BFR 在不同时间的位置。比例尺：2 毫米。(H) BFR 在全血环境中逆流而上。比例尺：1 毫米。同时该研究对BFR在针对模拟体内靶向治疗环境的运动控制进行了详细研讨。通过四线圈三维电磁系统，磁流体机器人可以实现高精度三维运动控制。由于其具有极强的变形、分裂和融合能力，BFR可以在更为复杂的血管环境（如模拟肝门静脉模型）中运动，以及逆血流的运动。此外，因所选磁流体基载液材为有机液体，该种磁流体并不会与血管和心脏内壁发生粘连，可以实现在血管中和心脏表面的运动控制。磁颗粒与体内环境的密度差异也使得超声成像对BFR在体内的位置进行实时显示。图4. 体内肿瘤杀伤实验。(A) 各实验组裸鼠在治疗六天后的肿瘤情况，(B) 体重曲线。(C) 肿瘤大小曲线。(D) 六天治疗后离体肿瘤组织的体积统计。(E) 小鼠肿瘤切片的 H&E 染色结果。比例尺：50 微米。(F) 和 (G) 肿瘤切片的 TUNEL 和 KI67 染色结果。黑色背景图像为荧光图像，白色背景图像为特征荧光图像。比例尺：100 μm。此外，该种磁流体对体内肿瘤的治疗效果得到了验证。通过小鼠实验可以观察到治疗组小鼠的肿瘤体积有明显的减小。在染色结果中治疗组也展现出了对肿瘤组织的杀伤和抑制生长效果。

岛津动态颗粒图像分析系统 iSpect DIA-10采用微量池技术和先进的光学系统精确、高效地检测颗粒。如果使用普通镜头，颗粒的可检测尺寸会受到颗粒与镜头之间距离的影响。iSpect DIA-10使用远心镜头可保持恒定的图像放大倍率，这意味着无论颗粒 位于视野中的哪个位置，系统都可以准确地确定颗粒粒度。自动对焦功能提高了成像效率，从而确保能够精确 检测异物并获得重复性高的计数浓度。 粒子计数和图像测量可以用一台仪器来实现iSpect DIA-10提供了先进的粒子分析技术，将单个粒子的图像信息添加到精确的粒子计数中。采用宽聚焦区域的远心镜头与微流池技术相结合，可聚焦整个流路，大幅度减小了颗粒漏检，实现了精确的颗粒计数和可靠的颗粒检测。 可有效分析大量粒子准备样品时，用微量移液枪吸取分散在液体中的样品，将移液枪枪头固定在仪器上，然后在软件上完成数据测量。 检测能力强，几乎不会漏检iSpect DIA -10也可以检测到含有极少量的粒子，也可以检测大量粒子中的少量粗颗粒。通过检测每个粒子的检测结果和图像，可以对粒子的来源进行估计。 创新点：本产品整合了粒度和图像分析技术，在两分钟内完成颗粒成像、尺寸分析、异物检测、粒度分布同时可以得到准确的粒子计数浓度?超过90%的高效图像采集效率与传统的池技术和镜头技术相比，微量池技术可以更清晰地显示颗粒图像，同时减少通过成像区域以外的颗粒数量，传统仪器图像采集效率小于10%，DIA-10采集效率超过90%?± 5%以内的计数浓度重复性由于颗粒图像采集效率高，几乎所有粒子都被捕捉到，因此可获得超高重复性?简单易用具有无需样品即可实现自动对焦功能，只需放置样品、选择分析方法、点击测量三步即可完成测试查看结果动态颗粒图像分析系统

陈良怡团队合作揭示小鼠偏好“喜新厌旧”的神经元集合和孤独症小鼠的缺陷社交行为是个人和人类社会生存和发展的基础。有关大脑通过何种方式编码社交行为信息这一科学问题，目前尚无确切答案。此外，孤独症、抑郁症、精神分裂症、社交恐惧症或创伤后应激障碍（PTSD）等患者，均存在显著社交识别或互动障碍，给家庭、社会和国家带来诸多问题和负担，当前仍缺乏行之有效的干预手段或治疗方法，原因之一在于对大脑处理和编码社交行为信息的神经机制知之甚少。既往研究表明，大脑内侧前额叶皮层（mPFC）在社交探索、社交恐惧和社会竞争等方面均发挥重要调控功能[1-4]。当小鼠进行社交探索行为时，mPFC脑区前边缘皮质（PrL）内部分兴奋性锥体神经元活动会显著增强[5, 6]，mPFC神经元集群在处理不同社交对象信息时，其活动表现出较强的异质性[7, 8]，而且mPFC脑区内抑制性GABA能中间神经元也同社交行为密切相关[1, 4, 9]，然而，由于缺乏在体单细胞分辨率水平、实时动态可视化的神经编码研究方法，这些不同亚型神经元集群是如何编码特定社交对象信息的尚不明了。北京大学未来技术学院分子医学研究所、IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命科学联合中心、生物膜国家重点实验室陈良怡实验室，联合军事医学研究院吴海涛实验室以及北京大学工学院张珏实验室，在Science Advances杂志发表了题为“Encoding of social novelty by sparse GABAergic neural ensembles in the prelimbic cortex”的研究论文，解析了孤独症小鼠“喜新不厌旧”社交缺陷下的神经编码机制。在陈良怡实验室和程和平院士团队联合开发两代高时空分辨率的微型化双光子显微成像系统基础上[10, 11]，通过建立改进型小鼠两箱社交行为学研究范式，利用MeCP2转基因孤独症小鼠模型和细胞亚型特异性Cre小鼠，借助微型化双光子显微镜钙成像技术，结合基于Tet-off系统的细胞特异性化学遗传学操控技术、CRISPR-Cas9介导的基因编辑和功能挽救等前沿技术，系统探讨了正常和孤独症小鼠模型不同社交行为过程中，PrL脑区内不同亚型神经元集群编码特定社交信息的模式差异。首先，借助微型化双光子钙成像技术，研究人员发现在小鼠自由社交活动过程中，PrL脑区内抑制性中间神经元较之于兴奋性锥体神经元具有更强的相关性。数学分析揭示其中存在稀疏分布的“社交特异”神经元，与之前研究的“社交相关”神经元不同，它们特异性地参与了同“陌生”或“熟悉”老鼠的社交行为。通过化学遗传学技术，特异性抑制社交行为过程中被激活的这些抑制性中间神经元亚群，能够显著破坏小鼠社交偏好及社交新颖性行为。提示PrL脑区内这群稀疏分布的中间神经元集群在调控小鼠社交偏好性以及“喜新厌旧”行为模式中，扮演着极为关键的角色。进一步，研究人员在进行小鼠两箱社交行为学观察时发现，MeCP2转基因孤独症小鼠社交偏好性并无显著缺陷，但会丧失典型的“喜新厌旧”样社交新颖性行为。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，在MeCP2转基因孤独症小鼠PrL脑区中间神经元内特异性剔除外源性MeCP2转基因后，可显著挽救孤独症小鼠“喜新厌旧”样社交缺陷表型。表明PrL脑区抑制性中间神经元内过表达MeCP2转基因可能是诱发孤独症小鼠产生社交新颖性行为缺陷的罪魁祸首。最后，通过系统分析野生型和MeCP2转基因孤独症小鼠模型PrL皮层内编码“陌生”和“熟悉”社交对象信息、且稀疏分布的抑制性中间神经元钙信号动力学特征，研究人员发现，当野生型小鼠分别与“陌生”或“熟悉“小鼠发生社交时，其PrL皮层中编码相关社交对象特异性神经元的发放概率、钙信号变化幅度以及达峰时间均存在显著差别。这两群细胞通过“跷跷板”式的协同增强效应，帮助小鼠确定面对不同类型对象采取不同的社交策略。而孤独症小鼠PrL脑区内相关神经元集群均明显异常，总体表现为“陌生”或“熟悉”社交对象引起社交特异神经元间反应差异消失，从而无法区分“陌生”和“熟悉”不同社交对象之间的差别，最终导致社交新颖性行为缺陷。综上，该研究工作发现在小鼠前额叶皮层内存在一群稀疏分布的中间神经元集群，分别负责编码社交行为中的“熟悉”和“陌生”社交对象信息，这些稀疏分布的神经集群在调控小鼠社交行为，尤其是社交新颖性行为中发挥着重要作用，揭示了个体在面对不同类型对象进行社交行为时的神经编码机制。该研究为深入理解孤独症等神经精神疾病患者社交行为缺陷的神经机制，探索精准靶向诊疗新策略提供了新的证据和线索。PI简历陈良怡北京大学未来技术学院学院教授北大-清华生命科学联合中心PI邮箱：lychen@pku.edu.cn实验室主页：http://www.cls.edu.cn/PrincipalInvestigator/pi/index5489.shtml研究领域：我们发展自驱动的活细胞智能超分辨率成像技术，并应用这些技术来研究生物医学重要问题。目前一方面的工作主要集中在引入物理光学中新成像原理、数学和信息学科中的图像重建新方法等，致力于发展可以在活细胞中实现两种以上模态光学信号探测的三维超分辨率成像的通用工具，实现同一活细胞样本上长时间、超分辨率、三维成像特定生物分子（荧光）和主要细胞器（无标记）。建立基于深度学习等手段Petabyte级的图像数据的高速处理以及分割手段，自动化、定量化描述活细胞内不同蛋白等分子以及细胞器的形状、位置以及相互作用等参数，找到新的细胞器并定义它们生化特性，最终目标是建立单细胞细胞器互作组学以及活细胞超分辨率病理学的概念，利用成像来揭示细胞内的异质性动态变化以及如代谢类疾病的发生发展机制。另一方面，我们也应用发展的高时空分辨率生物医学成像的可视化手段，系统研究血糖调控紊乱激素分泌在活体组织、细胞水平以及分子代谢水平的关系。参考文献：1.Xu, H., et al., A Disinhibitory Microcircuit Mediates Conditioned Social Fear in the Prefrontal Cortex. Neuron, 2019. 102(3): p. 668-682 e5.2.Kingsbury, L., et al., Cortical Representations of Conspecific Sex Shape Social Behavior. Neuron, 2020.3.Báez-Mendoza, R., et al., Social agent identity cells in the prefrontal cortex of interacting groups of primates. Science, 2021. 374(6566): p. eabb4149.4.Zhang, C., et al., Dynamics of a disinhibitory prefrontal microcircuit in controlling social competition. Neuron, 2021.5.Murugan, M., et al., Combined Social and Spatial Coding in a Descending Projection from the Prefrontal Cortex. Cell, 2017. 171(7): p. 1663-1677 e16.6.Liang, B., et al., Distinct and Dynamic ON and OFF Neural Ensembles in the Prefrontal Cortex Code Social Exploration. Neuron, 2018. 100(3): p. 700-714 e9.7.Pinto, L. and Y. Dan, Cell-Type-Specific Activity in Prefrontal Cortex during Goal-Directed Behavior. Neuron, 2015. 87(2): p. 437-50.8.Rigotti, M., et al., The importance of mixed selectivity in complex cognitive tasks. Nature, 2013. 497(7451): p. 585-90.9.Cao, W., et al., Gamma Oscillation Dysfunction in mPFC Leads to Social Deficits in Neuroligin 3 R451C Knockin Mice. Neuron, 2018. 97(6): p. 1253-1260.e7.10.Zong, W., et al., Miniature two-photon microscopy for enlarged field-of-view, multi-plane and long-term brain imaging. Nat Methods, 2021. 18(1): p. 46-49.11.Zong, W., et al., Fast high-resolution miniature two-photon microscopy for brain imaging in freely behaving mice. Nat Methods, 2017. 14(7): p. 713-719.

透过图像看本质，蔡司 arivis图像分析解决方案来了！“顶刊里那些三维动画好炫酷，是怎么做出来的？”“我用光片显微镜拍的透明化脑组织图像接近1TB，我的电脑带不动，怎么办？”“我想看到两个结构在三维空间是不是共定位，要怎么做呢？”“电镜图像都是黑白的，我要想提取其中的线粒体结构，要怎样处理？”随着成像技术的不断发展，蔡司君收到关于显微镜图像处理和图像分析的咨询越来越多。仅仅 “看见”细胞结构已经不能满足今天的科研工作者的需求，我们要“看得更清，看得更全，看得更快”，我们更要“透过图像看到本质”，挖掘图像背后的科学数据和结果。作为一家有177年历史的光学公司，蔡司不仅提供从光镜到X射线显微镜到电镜的全流程显微成像设备解决方案，也关注显微图像的图像处理和图像分析。今年，提供显微图像分析解决方案的arivis AG以蔡司子公司Carl Zeiss Microscopy Software Center Rostock GmbH的形象全新亮相，正式加入蔡司大家庭，为科学家提供高效智能的图像分析解决方案。什么是arivis？arivis是专业的显微图像分析方案，既有单机版的软件，也可提供基于服务器的图像共享和批量分析的解决方案，广泛支持市面常见的图像格式，可以实现高质量的图像渲染和智能高效的图像分析。1. TB级大型显微图像数据的渲染和分析：arivis特有的ImageCoreTM图像操作技术，几乎不受电脑硬件条件限制，普通的笔记本电脑也能处理上百GB甚至TB级的大数据。CUBIC透明化的小鼠大脑，整个数据有超过1，300，000张图像，总数据量超过14TB，利用64 GB RAM, 2x hexacore, 3x8 TB HD的电脑完成全脑三维重构。数据来自：Susaki EA, et al, Cell Chem Biol, 20162. AI智能图像分析：arivis利用机器学习和深度学习，只需在图像上涂涂画画，标注所需分割的图像信号，即可实现图像分割，电镜图像也能轻松识别。体电镜拍摄HeLa细胞亚细胞结构，利用深度学习训练模型进行图像分割，对线粒体等亚细胞结构进行提取和分析。3. 高效的图像分析流程：arivis广泛支持市面常见显微成像设备图像格式，高效灵活的图像分析流程可针对您的图像优化分析方案。arivis针对细胞轨迹及命运追踪，神经元追踪等分析，提供专业的图像分析模块，高效获得图像分析数据小鼠大脑神经元结构，通过arivis Pro软件追踪神经元轴突及树突形态4. 广泛的应用潜力：可扩展python脚本，实现个性化图像分析。支持VR可视化交互，走进样品内部探索更深层次的信息。对于大型平台的海量数据管理需求，可提供服务器解决方案。细胞核中染色质的三维空间分布，通过python脚本引入同心圆参考系，帮助定位染色体空间分布。数据来自：Daria Amiad-Pavlov, et al，Science Advances. 2021.心动不如行动，想要体验蔡司arivis软件的强大功能吗？长按下方二维码，申请30天免费试用版。数据文献来源Susaki EA, Ueda HR Whole-body and Whole-Organ Clearing and Imaging Techniques with Single-Cell Resolution: Toward Organism-Level Systems Biology in Mammals Cell Chem Biol, 2016Daria Amiad-Pavlov, Dana Lorber, Gaurav Bajpai, Adriana Reuveny, Francesco Roncato, Ronen Alon, Samuel Safran and Talila Volk. Live imaging of chromatin distribution reveals novel principles of nuclear architecture and chromatin compartmentalization. Science Advances 02 Jun 2021: Vol. 7, no. 23, eabf6251.

2021年6月1日，《增材制造 金属粉末性能表征方法》（GB/T 39251-2020）[6]正式实施， 该标准中明确要求按照《粒度分析 图像分析法 第2部分:动态图像分析法》（GB/T 21649.2- 2017）[3]来检测并计算金属粉末颗粒投影的球形度值。早在2018年，德国最大的学术组织德 国工程师协会（Verein Deutscher Ingenieure，VDI）在《Additive manufacturing processes, rapid manufacturing Beam melting of metallic parts Characterisation of powder feedstock》（VDI 3405 Part 2.3）[13]中已将动态图像分析法列为增材制造金属粉末粒度及粒形分析的首选方法；美国材料试验协会（American Society of Testing Materials，ASTM）在《Additive manufacturing — Feedstock materials — Methods to characterize metal powders》（ASTM 52907:2019）[12]中， 也将动态图像分析法列为金属粉末粒度分析的方法之一。此次GB/T 39251的实施，代表着我国在金属粉末表征领域与国际同步。 自1999年动态图像法被发明至今已有22年的发展历程，技术层面已经十分成熟，得益于其“所见即所得”的直接测量方法，如今在亚微米-毫米尺度内正被越来越多的用户推崇， 用于颗粒粒度与粒形表征。本文使用图像分析法，激光衍射法和筛分法分别测量了金属粉末的粒度与形状，从形状分析灵敏度、与传统方法对比以及对大颗粒的检测灵敏度等方面对测量结果进行了对比分析，论证了图像分析法在该领域的应用优势。 1. 动态图像法分析原理说明：1 分散态的颗粒；2 颗粒运动控制装置；3 测量区域；4 光源；5 光学系统；6 景深；7 图像采集 设备；8 图像分析设备；9 显示 图1 动态图像法流程图 动态图像分析流程：粉末样品在（2）颗粒运动控制装置的控制下，均匀分散地进入（3） 测量区域，（4）光源发射的可见光经（5）光学系统转变为平行光，平行光照射到粉末颗粒 后形成的颗粒投影被（6）图像采集设备拍摄捕捉，颗粒图像传输至（8）图像分析设备，统 计分析得到最终结果（9）。图2 基于双摄像头成像技术的Microtrac MRB动态图像分析仪Camsizer X2，分析范围0.8μm-8mm 2 . 动态图像法在增材制造领域的应用优势 增材制造金属粉末粒度一般在20μm-80μm之间并且分布尽可能窄，同时卫星颗粒、非球形颗粒、超大颗粒或熔结颗粒的含量应尽可能低，以提高粉末烧结性能并且避免成型缺陷。 另外，3D打印过程中仅有少部分粉末用于部件成型，另有大部分粉末需要回收利用，回收粉末是否仍然满足打印质量要求是金属粉末质量检测的重要课题。传统方法一般使用筛分法或 气流分级法分级金属粉末得到所需粒度段，使用激光衍射法和筛分法测定金属粉末粒度分布，使用扫描电镜观察金属粉末球形度。 2.1 快速准确定量分析颗粒形状 利用气雾法在不同生产条件下得到原始粉末，并使用筛分法筛选出＜60μm的1#与2#合 金粉末，使用SEM扫描电镜观察1#与2#合金粉末，得到图3样品图片，使用动态图像分析仪 Camsizer X2检测1#与2#合金粉末，得到图4的粒度分布与粒形分布曲线。图3 1#、2#合金粉末的扫描电镜图像图4 1#与2#合金粉末的粒度频率分布曲线（左）与球形度曲线（右）分析仪器：Microtrac MRB德国麦奇克莱驰 Camsizer X2 如图4所示，1#与2#样品粒度分布几乎完全重叠，但其球形度SHPT分布曲线呈现明显差 异，其中1#样品SHPT曲线整体更靠近右侧，表明1#样品的颗粒形貌更加规则。 表1 具有相同粒度分布的两个金属粉末样品的动态图像分析结果从表1中可知，1#与2#样品的D10、D50、D90值偏差仅有1μm左右，使用激光粒度仪根 本无法检测出两个样品的差异；使用SEM观察颗粒形状，如图3所示，虽然直观感觉1#样品 的形貌比2#样品更加规则，但SEM无法量化表征粒形数值，只能作为参考展示和定性分析； 使用动态图像法检测两个样品，球形度SPHT平均值分别为0.9166和0.8596，如果把球形度值 0.9作为球形颗粒认定标准的话，1#与2#样品SPHT＞0.9的球形颗粒占比分别为65.88%和 38.02%。动态图像分析仪仅用时4-5分钟，就统计了超过1000万颗颗粒信息，得到极佳的具 有统计代表性的结果。 2.2 粒度粒形同步分析 Microtrac MRB动态图像分析仪Camsizer X2采用两个420万像素的高分辨率摄像头，每 秒钟可拍摄超过300张图像，软件统计每一张图像中的每一颗颗粒粒度及形状数据。 使用Camsizer X2检测金属粉末得到颗粒投影原始灰度图像，如图5所示，使用图像分析 功能提取出两颗颗粒的粒度与粒形数据如表2所示。图5 动态图像法单颗粒投影原始图像 表2 单个颗粒粒度与粒形数据动态图像法拍摄统计每一颗颗粒的粒度及粒形数据，基于真实的颗粒测量，所见即所得， 不受样品折射率、遮光率的影响，不受筛网变形影响，检测结果比激光粒度仪和筛分仪更加 可靠。但是在新颁布的国家标准中，粒度分布测定方法仅列出了激光衍射法与筛分法，笔者 分析是在标准制定过程中，考虑到目前图像法分析仪的市场占有率远远低于激光粒度仪，出 于方法普遍性而做出的选择。在德国VDI和美国ASTM标准中，均将图像法列为粒度和粒形 分析方法之一，在后续的标准修订中我们应该改进。 2.3 与传统方法的对比 根据样品不同、检测方法不同、应用方向不同，颗粒粒径有多种不同定义，如图6所示。 图 6 常用的颗粒粒径定义 Xc min：颗粒弦长，从 64 个不同方向测量颗粒在该方向上的最大弦长 Xc，取 64 个弦长值中最小的一 个作为颗粒弦长 Xc min，Xc min常用于和筛分法结果对比。 Xarea：等效球径，与颗粒投影面积相等的圆形的直径，Xarea 常用于和激光衍射法结果对比。 XFe max：颗粒长度，从 64 个不同方向测量颗粒在该方向上的费雷特直径 XFe，取 64 个费雷特直径中最大的一个作为颗粒长度 XFe max，即颗粒的最大卡规径。 动态图像法根据颗粒投影所占据的像素数量与位置，一次进样可以检测图 6 中 3 种不 同的粒径定义。 2.3.1 动态图像法与激光衍射法的对比 激光粒度仪一般基于米氏理论或弗朗霍夫理论，利用颗粒对光的散射现象，根据散射光 能的分布计算被测颗粒的粒度分布：当样品颗粒的散射光分布与某一大小的球形颗粒的分布 一致时，即认为样品颗粒大小等于该球形颗粒的直径。即激光粒度仪所测粒径为图6中的等 效球径Xarea，对于大部分非规则的颗粒样品，激光粒度仪测量结果存在系统性偏差。 分别使用动态图像分析仪与激光粒度仪测量4种不同形状的金属粉末，得到图7的粒度累积分布曲线。图7 激光粒度仪与动态图像分析仪粒度累积分布曲线对比 动态图像分析仪器：Camsizer X2（Microtrac MRB） 激光粒度分析仪器：Sync（Microtrac MRB） 红色曲线：Xc min 颗粒弦长；绿色曲线：Xarea 等效球径；蓝色曲线：XFe max 颗粒长度；黑色曲线：激光粒度 使用动态图像分析仪可以同时得到颗粒弦长Xc min、等效球径Xarea与颗粒长度XFe max三条 曲线，如果样品是球形颗粒，如图7中Sample1与Sample2所示，3条曲线差距很小；如果样品 中含有非球形颗粒，如图7中Sample3与Sample4所示，3条曲线就会呈现明显差异，并且样品 越不规则，3条曲线差异越明显。激光粒度仪无法区分颗粒宽度与长度，其检测结果一般位 于动态图像分析仪的颗粒弦长与颗粒长度之间。Sample2为通过53μm孔径筛网的金属粉末，所有颗粒的弦长均应小于53μm，只有部分 颗粒的长度可能大于53μm。如图7所示，Sample2的红色曲线Xc min上限D100＜53μm，只有 蓝色曲线XFe max检测到少量＞53μm的颗粒，而黑色曲线激光粒度数据显示有超过5%的颗粒 ＞53μm，与实际存在误差。这表明，激光粒度仪对颗粒粒度上限的检测精度不够准确，图 像分析仪可以准确检测粒度上限D100，更接近真实结果。 2.3.2 动态图像法与筛分法的对比 筛分法作为一种经典的颗粒分级与粒度分布测量方法，被广泛应用于金属粉末的质量控制，此次实施的国家标准中，建议＞45μm的金属粉末可以采用筛分法来测定粒度及粒度分布。筛分法的优点是检测范围宽、重复性好、设备成本低，缺点是检测效率低，人为误差大， 受筛网变形影响大。目前所用的筛网一般是金属丝编织筛网，网孔大小指方形网孔编织丝线 间的垂直距离。理论上标准球形颗粒通过筛网的最小孔径等于其颗粒直径，非球形颗粒通过 筛网的最小孔径约等于其颗粒弦长，如图4所示。 分别使用筛分法和动态图像法测量某粒度区间位于100μm-5mm的宽分布塑料颗粒，得到图8所示曲线。图8 宽分布塑料颗粒动态图像法与筛分法一致性曲线，横坐标为筛网目数 动态图像法分析仪器：Camsizer P4（Microtrac MRB） 筛分法分析仪器：AS200C（Retsch GmbH） 如图8所示，即使是粒度分布非常宽的样品，动态图像分析仪Camsizer也能够准确检测， 检测结果Xc min与筛分法结果高度一致，可以直接替代筛分法用于金属粉末的粒度和粒度分布测定。 实际筛分过程中，由于筛网的产地不同、标准不同、质量不同等多方面因素，再加上筛分过程中的人为误差，常常会产生非常大的筛分误差。为减小筛分误差，首先应选用经过计量认证的不易变形的标准筛网，其次，应使用振动筛分仪器在标准程序下进行筛分。 2.4 超大颗粒的检测灵敏度 增材制造金属粉末中少量大颗粒的存在会很大程度上影响粉体流动性和铺粉效率，从而影响成型件的结构强度，容易形成空隙和划痕，所以需要对金属粉末的粒度分布，尤其是超大颗粒的含量进行严格的控制。传统的激光粒度仪由于分析原理限制，对于超大颗粒的检测灵敏度仅为 2%左右。德国麦奇克莱驰 Microtrac MRB 的动态图像分析仪 Camsizer X2 采用 双摄像头技术，拍摄区域宽，分析精度高，对超标颗粒检测灵敏度可达 0.01%。 在约5克＜80微米的金属粉末样品（图9 上左）中加入约0.005克（0.1%）的超过200μm 的大颗粒（图9 上中），使用Camsizer X2检测该混合样品得到图9下粒度分布曲线。‍图9 动态图像分析仪Camsizer X2对超大颗粒的检测灵敏度 如图9下所示，Camsizer X2准确检测到0.1%的超大颗粒。继续添加不同组分的超大颗粒， 验证Camsizer X2对大颗粒含量的识别精度，得到如表3结果： 表3 Camsizer X2对不同组分大颗粒的检测精度即使低至0.005%含量的超大颗粒，Camsizer X2也能够准确识别，依靠其双摄像头成像 技术，Camsizer X2超宽的检测范围不会漏拍任何颗粒。 3. 静态图像分析法在增材制造领域的应用 此次实施的标准中，显微镜法也是测量粉末球形度的方法之一。显微镜配备测量软件， 即为一台静态图像分析仪器，方法依据《粒度分析 图像分析法 第1部分：静态图像分析法》 （GB/T 21649.1 2008）[4]。图10 德国麦奇克莱驰Microtrac MRB静态图像分析仪Camsizer M1 静态图像分析仪Camsizer M1配备最多6个不同倍数的放大镜头，可以清晰拍摄细至0.5 微米的颗粒，检测上限可达1.5毫米，完全覆盖金属粉末的粒度范围。 与动态图像法一样，静态图像法同时检测颗粒的多项粒度与粒形参数，如图13所示。分 别使用动态图像分析仪Camsizer X2与静态图像分析仪Camsizer M1检测粒度区间位于38-53 μm和90-106μm的颗粒样品，对比两种方法的优劣，得到图11所示粒度频率分布曲线与表 4检测数据。‍图11 动态图像分析与静态图像分析结果 动态图像分析仪：Camsizer X2 （Microtrac MRB） 静态图像分析仪：Camsizer M1 （Microtrac MRB） 表4 动态图像分析与静态图像分析检测结果静态图像分析仪样品统计量少，容易产生取样误差，适合窄分布的样品。由于颗粒统计量少，所以大颗粒对静态图像分析仪检测结果影响较大，如图11所示，90-106μm样品的静 态图像分析曲线连续性较差，为了增加颗粒统计数量提高统计代表性，静态图像分析仪检测 时间一般在10分钟以上。 由表4可知，窄分布细颗粒样品的动态图像与静态图像检测结果一致性较好，宽分布粗颗粒样品一致性较差；动态图像比静态图像分析时间短，颗粒统计量大。 同时，静态图像分析要求颗粒应以合适浓度均匀分散在载玻片上。Camsizer M1配备专门的粉末分散装置M-jet，使用10-70kPa的负压均匀分散粉末，避免由于分散不均造成的颗粒 堆叠、黏连现象，分散效果如图12所示。图12 采用M-jet分散的金属粉末总览图 Camsizer M1采用透射光与入射光两种光源，能够从多角度拍摄分析金属粉末，在软件中分别读取入射光颗粒图像与透射光颗粒图像，见图13。图13 Camsizer M1入射光（左）与透射光（右）拍摄的金属粉末原始图像 由于颗粒处于静止状态，并且光学系统性能更加优秀，静态图像分析仪的成像质量一般远远优于动态图像分析仪。Camsizer M1的入射光图像（图13 左）能够拍摄颗粒表面细节， 观察卫星颗粒、熔结颗粒以及异形颗粒的状态，有助于更深层次了解金属粉末。 总结 图像分析法在亚微米-毫米尺度内正被广泛应用于粉体粒度分布与颗粒形貌的分析，完美适用于增材制造金属粉末。 图像分析法分为动态图像分析与静态图像分析两种，动态图像法的优势是统计代表性好、 检测时间短，检测结果可以与激光衍射法和筛分法对比，适用于金属粉末的快速准确质检； 静态图像法的优势是图像清晰度高，可以观察更多金属粉末的表面细节，适用于研发，但静态图像法检测时间长、统计代表性有待提高，取样量少容易产生取样误差，摄像头的聚焦范围窄，不适用于宽分布样品的检测分析。参考文献 1. Microtrac MRB. 066 Metal Powders with Lazer Diffraction and Image Analysis Sync X2 EN 2. 郭瑶庆, 严加松, 舒春溪,等. 催化裂化催化剂形貌分析方法的建立[J]. 工业催化, 2020(3):73-77. 3. GB/T 21649.2-2017,粒度分析 图像分析法 第2部分:动态图像分析法[S]. 4. GB/T 21649.1-2008,粒度分析 图像分析法 第1部分:静态图像分析法[S]. 5. GB/T 15445.6-2014,粒度分析结果的表述 第6部分:颗粒形状和形态的定性及定量表述[S]. 6. GB/T 39251-2020,增材制造 金属粉末性能表征方法 7. 罗章, 蔡斌, 陈沈良. 动态图像法应用于海滩沉积物粒度粒形测试及其与筛析法的比较 [J]. 沉积学报, 2016, 34(005):881-891. 8. 涂新斌, 王思敬. 图像分析的颗粒形状参数描述[J]. 岩土工程学报, 2004, 26(5):659-662. 9. 杨启云, 吴玉道, 沙菲,等. 选区激光熔化用Inconel625合金粉末的特性[J]. 中国粉体技术, 2016(3):27-32. 10. [1]刘鹏宇. 典型选区激光熔化粉末的特性及其成型件组织结构的研究[D]. 兰州理工大 学. 11. Nan D , Zz A , Jl B , et al. W–Cu composites with homogenous Cu–network structure prepared by spark plasma sintering using core–shell powders - ScienceDirect[J]. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2019, 82:310-316. 12. EN ISO/ASTM 52907-2019,Additive manufacturing - Feedstock materials - Methods to characterize metal powders[S]. 13. VDI 3405 Blatt 2.3:2018-07 Additive manufacturing processes, rapid manufacturing - Beam melting of metallic parts - Characterisation of powder feedstock[S].作者：王瑞青 德国麦奇克莱驰 Microtrac MRB

2023年7月8日，在江苏省研究型医院学会器官芯片分会成立大会召开期间，艾玮得生物于大会现场正式发布了AvatarInsight高内涵智能成像分析仪。AvatarInsight高内涵智能成像分析仪亮点一. 高速自动定位对焦■高精度识别待检测样本孔位及自动对焦，快速找到理想的成像焦面。■96孔整板精细对焦拍照可在5分钟内实现。亮点二. 孔板滴定导航与多通道采集孔板滴定导航■记录孔板孔位位置，实时/定时拍照。■使用每个孔多个观察点位的自定义采集模式。多通道采集可同时观察多色样品，结合相衬等其他成像模式，通过自动曝光和每个通道的Z偏移，在最佳条件下快速采集图像。亮点三. 丰富的拍摄模式延时/周期拍摄■持续记录活细胞或整个培养物随时间的变化。■与给药装置结合使用，实时观察给药细胞的即时反应。视频拍摄记录孔板孔位位置，实时/定时拍照。在样本观察过程中可选择视频拍摄，拍摄持续时长可达24H，更加有利于实验样本变化的动态记录。小鼠肠道类器官培养周期拍摄肝癌类器官培养周期拍摄亮点四. 超高清的成像高精画质自动切换Koehler照明不同模式，生成对应光学图像，可同时进行明场、相差、荧光高分辨率观察，并始终保持成像画质的高精确度。荧光成像原片(左) 白平衡(中) 相差(右)全景拼接以高分辨率快速采集组织样品或评估大面积细胞培养瓶的状况，清晰呈现全景图像；实现图像的高精度拼接、无拼接缝隙。Z-stack沿Z方向采集多个图像以适应厚样品；轻松点击即可创建全景在焦清晰图像。亮点五. AI智能算法与数据管理兼容丰富多样的样本来源，包括肝脏、胰腺、结肠、肺、心肌细胞、毛细血管等等组织器官的智能识别与分析。AI识别算法强大的智能训练单元能够即时、快速地完成特征提取，智能匹配类似特征样本，进而完成样本AI识别。AI分析算法可针对类器官、肿瘤球等实验项目进行AI分析。其中，智能识别类器官3D形态并进行涂色后，可完成类器官数量、大小和形态等各项指标的AI分析；AI描绘肿瘤球边际，并根据描边各项数据智能分析肿瘤球的入侵程度。快速、高效的数据管理功能具有快速、高效的数据管理功能，确保数据组织有序，可供反复调用，并有效避免混淆。亮点六. 便捷与友好的产品设计精密的光学技术■5孔位物镜转盘让您快速便捷地使用多种倍率观察样品。■实时呈现多荧光波段，丰富实验染料选择，为观测样本提供便捷性。倍镜依次：2X、4X、10X、20X、40X荧光：BP330-385 BP450-490 BP530-560 BP545-580防污装置，可有效保护光学附件高内涵观测口设置的防污装置，可提供光学附件的保护，有效提升设备使用寿命。可拓展性高艾玮得生物科技全流程追溯与分析软件系统高内涵图片实时对接实验步骤和实验内容；实时记录和追溯样本和实验信息，包括实验步骤管理、试剂耗材管理等；可支持客户端安装、远程云端网页和微信小程序使用。细胞成像环境控制系统AvatarInsight高内涵智能成像分析仪可搭载细胞成像环境控制系统，用于活细胞在线研究，满足荧光、共聚焦等观察需求，可在显微镜载物台上为活细胞提供适宜的温度、湿度、二氧化碳、氧气环境，是活细胞观察系统必不可少的设备之一。

对于植物来说，根扎得牢不牢靠，直接决定着今后的发育好不好。根系对植物的固着有着不可替代的重要作用，同时它还能帮助植物吸收水分、矿物质营养、储存植物通过光合作用合成的有机物，供给了植物生长。不仅如此，根系还在合成内源激素生长素、细胞分裂素以及氨基酸等有机物上能发挥积极的作用；并且根系周边所存在着大量的根际微生物，通过它们的活跃度以及根系的成长状况能够判断出土壤当下的营养是否充足，像是酸盐、硝酸盐等矿质营养以及氮钾钙、水分等营养成分是否缺乏，对于土壤检测也有不小的作用。 根系分析系统产品参数详情→https://www.instrument.com.cn/show/C551491.html　　但根系深埋于土壤之中，我们仅凭植物外观是难以辨别其根系现状的。植物根系分析仪是一套应用于洗根后的根系分析系统，它可以系统的分析植物根系的长度、直径、面积、体积、根尖记数等数值，进而对根系的形态，色彩、分级进行伸展分析。　　该仪器通过检测数据还可以了解到根系的整体结构分布等，便于掌握植物根的形态特征变化，从而对根系所处的土壤环境质量作出测定。对调整土壤的物理性状、增加土壤的通透性提供了参考依据，在保护土壤，实现土壤可持续利用的基础上完成二者的相互作用，也让植物生长获得了能量来源。加快了土壤生物化学的过程，让有机质得以分解，土壤的活性得以增强。　　植物根系分析系统作为检测植物根系生长状态的仪器设备，在植物的整个生长过程中起着重要的调节作用。它既能获取植物内的信息，又能检测植物自身的健康状况，而且还能通过对检测数据的分析得出土壤的性质，不仅对植物的形态和生理活动起着调控作用，也对植物物候有不小的影响。　　不仅如此，该仪器通过对根系的分析，能很好地认识到其根、茎、叶的形态特征，了解其与环境的相互作用等。经由其高精度的检测、分析和处理后，就可以构造出与作物生长密切相关的指标，以反映作物的生长发育状况，实现对作物长势的连续监测。可以应用于现代土壤研究、植物研究等方面，对农林业的发展与进步具有不可磨灭的积极意义。

由SARS-CoV-2冠状病毒引起的Covid-19影响了世界的方方面面。免疫和治疗方法等抗病毒方向的研究在2020年具有高优先级，显微镜在这类研究中起着举足轻重的作用。了解受体结合、基因组释放、复制、组装和病毒出芽的基本原理及免疫应答，可以使用不同的方法和显微镜。鉴于显微镜在感染生物学中的重要作用，我们举例阐述不同的显微技术及其在这些研究领域中的应用。 研究背景人类出生后胃肠道立刻被复杂的微生物群落定植（1000余种，且数量100万亿），而这些肠道微生物群落影响宿主生理的多个方面，包括代谢、免疫反应、行为和昼夜节律等等。先前的研究认为肠道微生物群落主要是共生菌，共生菌可控制病原菌数量，而黏膜屏障免疫对于维持共生菌群和抵抗侵入性细菌感染至关重要。微生物-肠-脑轴是将大脑和肠道功能整合的双向信息交流系统，并涉及神经、免疫和内分泌机制。除了神经内分泌系统和神经免疫系统之外，该轴还包括了中枢神经系统（CNS）、自主神经系统（ANS）的交感神经和副交感神经分支以及肠道神经系统（ENS）。从肠道到CNS的传入纤维（如大脑、扣带回、小脑扁桃体和扁桃体皮质）以及肠道平滑肌的效应纤维是沿着微生物-肠-脑轴进行双向信息交流的主要途径。图1 微生物-肠-脑轴肠道神经系统（ENS）遍布肠道组织的每个角落，将收集到的信息迅速地传递到自体或非自体类型的细胞，织就一个庞大又复杂的网络系统。新涌现的多个研究报道发现ENS可以作为免疫系统的感应平台，但对ENS与上皮细胞的互作机制还知之甚少。 2019年12月，Jarret等人在Cell发表了题为Enteric Nervous System-Derived IL-18 Orchestrates Mucosal Barrier Immunity的文章。借助单分子mRNA荧光原位杂交（smFISH THUNDER Imager 3D Live Cell），研究发现ENS神经元分泌IL-18作用于肠道上皮细胞中的杯状细胞，促进杯状细胞抗菌蛋白（AMP）的表达，在肠道免疫中起着重要作用。研究过程鉴于大脑中神经元会分泌IL-18，而大量研究表明ENS可能在调节粘膜屏障免疫中发挥关键作用，因此研究人员大胆猜测肠道神经元也会分泌IL-18。接下来作者构建ENS特异性敲除IL-18小鼠和多种细胞类型特异性敲除IL-18R小鼠，并分别用鼠伤寒沙门氏菌(S.t)感染。之后作者通过共聚焦观察发现不携带ENS所产生的IL-18的小鼠则更容易受到感染。为了证实这一发现，研究人员使用了IL18 mRNA探针在小鼠中进行了单分子mRNA荧光原位杂交（smFISH），结果显示在IL-18-/-小鼠结肠中IL18 mRNA探针的信号丢失。图3 THUNDER验证结果与Confocal观察结果一致A）用于分析IL-18+神经元的Confocal正交视图。IL-18（红色），Tubb3（绿色）。 B）通过smFISH观察野生型与IL18-/-小鼠结肠中的IL18 mRNA（白色）和DAPI（蓝色）。同时通过smFISH检测小鼠肠组织中IL18与Tubb3的表达，观察到IL18 mRNA探针与神经元特异性Tubb3 mRNA探针共定位。图4 smFISH检测小鼠肠组织中IL18（红色）、Tubb3（白色）表达；DAPI（蓝色）表示细胞核总之，这些数据表明肠神经元是结肠中IL-18的新产生者。研究还结合了单细胞转录组技术来探究ENS来源IL-18的功能以及作用方式。 实验方法1. 处死小鼠，移出结肠并用冷PBS冲洗。纵向剖开结肠组织平铺于滤纸。2. 用4％多聚甲醛PBS溶液固定3小时，后置于30％蔗糖、4％PFA的PBS溶液中4℃过夜。3. 包埋，制成将7mm厚切片，并用于smFISH染色。4. 设计的探针库与Cy5（IL-18）、TMR（Tubb3）结合，将切片与smFISH探针库杂交。5. 封片前去除ENS内的自发荧光信号。6. 在Leica THUNDER Imager 3D Live Cell上进行smFISH成像，使用自带的THUNDER Computational Clearing设置。 看到这里大家可能会有一个疑问：为什么不用共聚焦做smFISH而是选择徕卡THUNDER？对，为什么？小编也提出过这个问题，但是下面这段话做出了很好地解释。smFISH的实验过程中探针会发出大量光子，而共聚焦则会显著限制光子收集的数量，为了最大限度回收这些光子，更建议使用宽场技术。 徕卡THUNDER凭借其高分辨、快速、大视野的特点，可大限度回收实验中smFISH探针发出的大量光子，减少光损耗，更适用于smFISH成像。不仅可以获得清晰锐利的图像，实验结果更便于统计分析且重复性高，是您进行组织大视野快扫的不二之选。 参考文献1、 Jarret et al., 2020, Cell 180, 50–632、 Brain Res. 2018 August 15 1693(Pt B): 128–1333、 Jung, Y. J.,et al., 2017, Sci Rep 7(1):173604、 Zhang, H., et al. 2018, Synth Syst Biotechnol 3(2): 113-120

现如今对材料进行微观形貌表征时，仅仅看到清晰的形貌是远远不够的，针对有重复结构的材料，如多孔，颗粒等结构的样品，还需对图片中的孔洞或颗粒进行统计与分析，比如统计总数，大小，尺寸等，获得量化结果，辅助研究。硫酸铝矿孔径分布测量当我们对多孔硫酸铝样品进行观察，孔径尺寸大约在10nm左右，由于孔径尺寸非常小，想要清晰的观察到孔的形貌，需要使用超高分辨场发射扫描电镜Regulus8200观察，利用其低加速电压下高分辨率的特点，轻松获取高倍清晰图片。由于图像里的孔与背景亮度对比度的不同，使用Image Pro图像分析软件对感兴趣区域框选，软件可通过信号的强弱分离孔洞并自动测量硫酸矾石的孔径分布（图2）及定量数据。图2中的图表是平均孔径的直方图。当我们分析数据时，可以选取一个孔（图2中的粉红色箭头）时，您可以看到它在直方图中的位置（红色圆圈）。或者在直方图中选择一个条柱（图 3 中的粉红色箭头）时，您可以看到所选条柱包含哪些孔（Brue 字符）。统计数据直方图如图4所示。高容量硬盘驱动器（HDD）中的，磁性颗粒粒度分析高容量硬盘驱动器（HDD）中的磁性颗粒会随着记录密度的提高而变小。然而，较小的磁性颗粒可能会产生较小的矫顽力，因此会妨碍稳定的记录。因此，评估晶粒尺寸和晶粒间距对于实现和保持稳定的HDD性能非常重要。图5（a）显示了配置高容量HDD的磁盘上磁性颗粒的BSE图像。通过使用YAG-BSE探测器拍摄70万倍的高分辨图像，并从中获取颗粒的形状。在对图像上的颗粒进行分析时，首先这些晶粒被识别为感兴趣区域（ROI），使用Image-Pro 10图像处理软件将晶界和背景进行分离，如图6（b）所示。尽管BSE图像因为通道效应导致每一个颗粒对比度和亮度不均匀，但依然可以稳定地对颗粒直径或面积定量分析，因为这些颗粒是通过信号强度提取的，另外还通过其形状和大小提取的。图7（c）是磁性晶粒直径的柱状图。超高分辨冷场扫描电子显微镜Regulus8200和图像分析软件Image-Pro 10的组合可实现HDD的高分辨率成像和定量图像分析，帮助HDD在增强记录密度的研究中。Regulus8200 "Regulus系列"扫描电子显微镜（SEM）被广泛应用于纳米技术，半导体电子行业，生命科学，材料科学等领域的材料结构观察。仅仅具有超高分辨率还远远不够。还要求能在低加速电压下对表面细微结构的观察和高灵敏度的元素分析。发挥高性能，高稳定性，轻松获取高倍清晰图片。END公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

形貌、成分和结构信息的表征是科研和检测工作最重要的部分，电子显微镜作为“科学之眼”是微观分析中最重要的工具之一，自然也被广大科技工作者寄予了越来越高的期望。10月18日，2017年全国电子显微学学术年会在成都星宸皇家金煦酒店隆重开幕，这是一年一度电子显微领域从业者共襄的盛会，行业专家、学者、仪器厂商共同交流电子显微学及相关仪器技术的前沿发展，以及基础与应用研究的最新进展。本届学术年会在会议规模、参会人数、报告数量和质量等各方面又有了新的提升，共吸引了来自高等院校、科研院所及企业的900多人参会，共计288个特邀报告。 随着电镜技术的快速发展以及科研分析日益复杂，目前电子显微镜的发展方向主要是在：高分辨能力、原位观测能力和分析能力三个方面。TESCAN作为全球知名的电镜显微分析仪器的制造商，在产品设计上提出了“All In One 综合显微分析平台”的理念，并给出了完善的解决方案。10月18日下午，TESCAN公司技术专家在学术年会分会场分享了拉曼图像一体化在扫描显微分析上的最新应用进展。扫描电镜与共聚焦拉曼成像一体化系统通过实现原位、快速、方便和高性能的拉曼分析，弥补了传统电镜和能谱的分析能力的不足。尤其是针对有机结构解析、碳结构解析、无机相鉴定、同分异构分析、结晶度分析等领域作了重大突破，使得扫描电镜在以前一些分析较弱的应用领域，如地质、矿物晶体、高分子聚合物、医学、生命医药、宝玉石鉴定等方面的应用得到拓展，真正实现全方位的综合分析。TESCAN电镜-拉曼一体化系统的新技术应用，引起了参会老师的极大兴趣！报告分享结束后，会场的老师纷纷来到TESCAN展台咨询，和应用专家针对性沟通了电镜-拉曼联用技术在橡胶中的共混物分析检测以及生物方向等相关应用解决方案。更多电镜-拉曼一体化系统的应用案例，请关注“TESCAN公司”官方微信平台查看： “拉曼-电镜-能谱 +”，SEM Plus带你玩转无机材料分析“高碳材料带来低碳生活，TESCAN带你了解 “神器”的神奇有机结构解析难？RISE显微镜给你新方法 如果您对于电镜-拉曼联用技术、双束电镜-飞行时间二次离子质谱等最新联用技术及TESCAN综合显微分析解决方案感兴趣，想深入了解相关信息，请关注：2017年10月17-20日2017年全国电子显微学术年会二楼TESCAN展位与现场专业人员深入沟通，现场还有“幸运大转盘”现场抽奖活动，礼品丰厚。关于TESCANTESCAN发源于全球最大的电镜制造基地-捷克Brno，是电子显微镜及聚焦离子束系统领域全球知名的跨国公司，有超过60年的电子显微镜研发和制造历史，是扫描电子显微镜与拉曼光谱仪联用技术、聚焦离子束与飞行时间质谱仪联用技术以及氙等离子聚焦离子束技术的开拓者，也是行业领域的技术领导者。关注TESCAN新微信，更多精彩资讯

2009年，新年伊始，挪威安娜泰克有限公司(AnaTec AS，Norway)发布了其最新的动态颗粒图像分析技术，三维图像动态识别专利(3D images)，并携带其主打产品，FPA颗粒图像分析仪及DustMon粉尘浓度测量仪，在中国各主要城市进行了为期一周的巡回展示，得到了相关应用领域专家的一致好评。　　Mr. Terje Jorgensen，安娜泰克有限公司执行总裁，全程参与了瑞士华嘉有限公司为该产品在中国首发的一系列市场活动。作为一种全新的动态颗粒图像分析技术，安娜泰克公司采用了比常规动态图像分析方法更为先进的3D images(三维图像动态识别)专利，能实时区分同一颗粒在不同影像位置时的几何形态，配合多种高效快捷的全自动取/进样器，被测样品量大，能真正得到极具代表性的颗粒图像分析结果。　　二十多年来，挪威安娜泰克有限公司一直致力于在线及实验室用颗粒图像分析技术的研究与生产，开发出一系列针对不同应用领域的高性能图像分析仪器。前身为Norsk Hydro集团(全球500强公司之一)的研发机构，安娜泰克以其在诸多工业应用领域成熟的技术平台，能够为终端客户量身定制，提供颗粒图像分析的全套解决方案，包括硬件配置，软件设计，系统安装，技术支持及反馈。安娜泰克的所有产品结构牢固，操作简单(兼容LIMS系统)，在建筑材料，食品工业，矿物加工，制药原料，石油石化等领域有着广泛的应用前景。

据《科学进展》杂志2日在线报道，美国莱斯大学的生物工程师表示，他们使用针头大小的可植入“药物工厂”持续提供高剂量白细胞介素-2，在短短6天内根除了小鼠体内的晚期卵巢癌和结直肠癌。该疗法或在今年晚些时候开始人体临床试验。白细胞介素-2是一种可激活白细胞以对抗癌症的天然化合物。试验使用的药珠可通过微创手术植入，每个都含有可产生白细胞介素-2的细胞，这些细胞被包裹在保护壳中。莱斯大学生物工程助理教授奥米德魏瑟的实验室研发了这种治疗方法。他说，人体临床试验最早可能在今年秋天开始。该团队只选择了已证明可安全用于人体的成分，并在多项测试中证明了新疗法的安全性。魏瑟说：“我们只给一次药，但‘药物工厂’每天都在生产药物，直到癌症被消除。一旦确定了正确的剂量，即需要多少家‘药物工厂’，我们就能够根除全部的卵巢癌和7/8的结肠直肠癌。”在新发表的研究中，研究人员将产生药物的珠子植入在肿瘤旁边和腹膜内，腹膜是一种支持肠道、卵巢和其他腹部器官的囊状内层，植入的白细胞介素-2集中在肿瘤内，并限制在其他地方暴露。该研究合著者、美国MD安德森癌症中心妇科肿瘤学和生殖医学教授埃米尔贾再瑞博士说：“免疫治疗领域的一个主要挑战是增加肿瘤炎症和抗肿瘤免疫，同时避免细胞因子和其他促炎药物的全身副作用。在这项研究中，我们证明了‘药物工厂’可在几种小鼠模型中进行可调节的白细胞介素-2局部给药和根除肿瘤。”白细胞介素-2是一种细胞因子，一种免疫系统用来识别和对抗疾病的蛋白质。这是一种FDA批准的癌症治疗方法，但研究人员表示，与现有的白细胞介素-2治疗方案相比，“药物工厂”引发了更强的免疫反应，因为药珠直接提供更高浓度的蛋白质到肿瘤。研究人员称：“如果你通过静脉注射泵给予相同浓度的蛋白质，那将是剧毒的。而对于‘药物工厂’，我们在远离肿瘤部位的身体其他部位观察到的浓度，实际上低于患者在接受静脉注射治疗时必须承受的浓度，高浓度仅处于肿瘤部位。”药珠的外壳保护其产生细胞因子的细胞免受免疫攻击。外壳由被免疫系统识别为异物但不视为直接威胁的材料制成。研究团队发现，异物反应在30天内“安全而有力”地关闭了胶囊中细胞因子的流动。如果有必要，可进行第二个疗程。总编辑圈点“药物工厂”可放置在肿瘤旁边，围绕在这些器官和大多数其他器官的内膜内。如果医生需要不同的细胞因子来靶向特定形式的癌症，还可在药珠上装载工程细胞，制造相关免疫治疗的化合物。更值得欣喜的是，这一方法未来将不局限于文中的两种癌症，也可用于治疗胰腺癌、肝癌、肺癌和其他器官的癌症。

综合矿物分析系统可以实现对岩芯、岩屑、岩石、矿石、精矿、尾矿、浸出渣或冶炼产品进行快速定量矿物分析，能有效识别岩石类型，测量矿物分布、颗粒大小、解离或锁定参数。此外，TIMA还提供亮相搜索模块，可以有效识别铂族金属（PGM），金银矿和稀土元素（REE）。 模态分析模块 解离分析模块 亮相搜索模块 从左至右依次为：BSE–所有颗粒，BSE–仅仅是亮相的颗粒，亮相颗粒的筛分为促进行业交流与发展，北京桔灯地球物理勘探有限公司联合TESCAN（中国）公司将举办“TIMA综合矿物分析系统技术交流会”，届时将邀请地质分析检测方向的专家，围绕综合矿物分析系统及其在地质方面的应用进行讨论交流。一、会议时间：2018年6月21日 二、会议地点：北京桔灯地球物理勘探有限公司（地址：北京昌平区企业墅22号楼） 三、会议议程： 注：本次会议名额有限，需提前审核，有感兴趣的人员报名从速。 关注桔灯勘探微信公众号报名 四、专家介绍： PaulTESCAN TIMA综合矿物分析首席专家, 澳大利亚CBB首席顾问。 主要研究方向：Mineralogy, Mining Engineering, Engineering Physics矿物学、采矿工程、工程物理。1972-1982， 服务于澳大利亚航空研究实验室从事航空器动态模拟研究。从1983年起，Paul作为首席科学家加入CSIRO ，从此进行了近20年的矿物分析研究。在此期间Paul发明了能够自动利用特征X射线能谱技术与扫描电子显微镜技术相结合，精确地照相并且鉴定矿石中矿物形貌和成分的科技。这项技术便是我们熟知的专利技术：QEM*SEM（Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electron Microscopy）。1984年Paul发起并创立了Intellection Pty Ltd，并致力于自动化矿物分析技术QEMSCAN的发展和推广。2009年加入FEI，作为首席技术专家致力于自动化矿物分析在采矿和油气领域的技术研发。2013年加入TESCAN，成为TESCAN综合矿物分析首席专家。 宋文磊北京大学地球与空间科学学院，矿物、岩石、矿床学专业博士，孟德尔大学（捷克）地质与土壤系博士后，布尔诺科技大学（捷克）中欧技术研究所初级研究员。研究方向和兴趣：稀土稀有金属矿床的成因及找矿模式；碱性岩-碳酸岩岩浆的起源和演化；地球深部碳循环；高温高压实验地球化学模拟元素和矿物在岩浆-流体演化中的行为。参与欧盟地平线计划（HiTech AlkCarb项目；2016-2020年），作为该计划项目招收的博士后（参加该项目的唯一中方人员），主要从事碱性岩-碳酸岩稀土稀有金属成矿作用研究。以第一和通讯作者在Geology、Contributions to Mineralogy andPetrology、Precambrian Research、Lithos、Ore Geology Reviews和Scientific Reports等地学知名期刊上发表多篇论文。 五、报名方式 关注桔灯勘探微信公众号报名参会。名额有限，本次会议不收取任何会议费用。

近日，南开大学张新星研究员团队针对微液滴化学的独特性质，受邀总结了40余个单电子介导的水微液滴表面自发的氧化还原反应，并通过动力学研究，证明了电子的提供和捕获——而非化学键的直接断裂——是介导水微滴界面上氧化还原反应的关键决速步骤。该工作发表在了近期的JACS Au 杂志上，并被遴选为封面文章。　　近几年与微液滴相关的纳微界面反应机制的研究吸引了大量的研究目光。在技术上，质谱作为微液滴反应的主要表征手段，一方面是由于其在分析化学反应中具有捕获短寿命自由基中间体、揭示化学反应机理等方面的天然优势，另一方面更是由于微液滴是一种可以直接喷雾进入质谱仪中进行检测的物质形式，导致质谱技术成为了近年来微液滴化学发展最简单、最重要、最主要的表征方法。因此作者们在本文中列举了使用质谱方法学研究微液滴化学的优势和注意事项。此外，作者也在合成化学和大气化学的大背景下讨论了微液滴自发氧化还原能力的潜在影响。首先，微液滴对反应的加速能力在有机合成中已经得到了广泛的认可，现有的部分微液滴化学研究已经实现了克级的合成。微液滴反应由于只需要将底物的水溶液喷洒成小水滴，无需催化剂、额外的能量输入、复杂的反应装置，完全符合绿色化学的特征，因此有望在合成化学中展现更多的潜力。其次，微液滴化学在大气化学方面也具有重要启示。大气的总体氧化还原能力决定了污染的生成、天气甚至气候的形成和变化。大气水，如云、雾和海洋飞沫，都是微米大小的微液滴。由于微液滴可以促进自发的氧化还原反应，文章建议在未来的大气研究中，也许可以将微液滴效应考虑进来。在科学上，水对许多化学反应来说是一种惰性环境。然而，通过简单地将水喷洒成为微米尺寸的微液滴，就可以展现大量独特的性质，这些性质包括异常的pH值、反应物的统一取向和部分溶剂化、极高的反应速率以及极高的气液界面电场等。在微液滴的这些独特性质中，其强大的自发氧化还原能力尤其引人关注。现有大量理论和实验研究表明，或由于界面双电层的形成，或由于大量水分子的自发统一取向，或由于水分子之间的部分电荷转移(H2O+---H2O-)，在微液滴的气-液界面浅层可以自发产生极高的电场(约109 V/m)。该电场大到足以可以触发氢氧根或其他底物分子的单电子氧化过程，生成相应的自由基和一个电子(图1)。生成的电子还可以继而触发其他底物分子的单电子还原过程。　　图1. 微液滴化学气-液界面处的氧化还原机制和质谱分析方法示意图　　图1展示了典型的微液滴化学质谱实验，并阐述了发生在微液滴表面的单电子介导的氧化还原机制。含有某种溶质的水溶液由注射泵强制推入极细的毛细管，高压氮气鞘气可将毛细管推出的液体分散成微液滴，由此产生的微液滴被喷向质谱仪的入口。以这种方式产生的微液滴的大小取决于鞘气的压力，范围在几到几十微米之间。在其表面上即可以自发发生大量的单电子的氧化还原过程。　　本文总结了40余个在水微液滴表面上发生的电子介导的氧化还原反应(表1、2)，认为在水微液滴表面上电子的产生和捕获——而非化学键的直接断裂——是微液滴大多数氧化还原反应的关键决速步骤。　　表1. 微液滴表面呈现单电子氧化过程的物种(电子供体)　　表2. 微液滴表面呈现单电子还原过程的物种(电子受体)　　在单电子是微液滴表面氧化还原反应的载流子的前提下，OH-在微液滴上可以作为电子供体，如果在溶液中加入上述电子供体(表1中的分子)，那么水微液滴上应该有更多的电子，在动力学上就应该可以加速电子受体的还原反应，进一步巩固电子确实是介导水微液滴上氧化还原反应的载流子的观点。　　为了验证这一假设，本文作者从表1中选择了三种电子供体：四硫富瓦烯(TTF)、羟甲基二茂铁(FM)、N,N,N’,N’-四甲基-1,4-苯二胺(TMPA)，并将这三者分别和电子受体EV2+(乙基紫精二价阳离子)的水溶液喷洒成微液滴。其中图2a为喷洒纯EV2+溶液的质谱图，OH-是唯一的电子供体，EV2+转化为EV•+ (m/z = 214)，m/z 150~200的峰是不稳定EV•+的降解产物。图2b−2d分别为喷撒TTF与EV2+、FM与EV2+、TMPA与EV2+的混合溶液的质谱图。在这些混合体系中，还原产物EV•+的强度明显增加，表明电子供体的加入加速了EV2+的还原。图2e展示了4个系统中EV•+/EV2+的相对强度的比较，清楚地显示了添加电子供体后还原产物增加了2到7倍。图2f−2h还显示了混合体系中氧化过程的加速动力学，TTF、FM和TMPA的氧化过程也应该随着EV2+的加入而加速。TTF•+、FM•+和TMPA•+自身的绝对质谱强度随着EV2+的加入增加了2倍左右。这些结果清楚地表明电子确实是介导水微滴上氧化还原反应的载流子，且简单的动力学研究证明了电子提供和电子捕获是两个相互加速的过程。而后续的进一步化学反应(如化学键的断裂和生成)在微液滴中成为了超快的非决速步骤。　　　　图2. 微液滴单电子氧化还原过程的动力学研究　　南开大学研究生金水慧、陈欢、苑旭为本文并列第一作者 南开大学张新星研究员为本文通讯作者。本文被遴选为JACS Au杂志本期封面论文。　　原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.3c00191　　The Spontaneous Electron-Mediated Redox Processes on Sprayed Water Microdroplets Shuihui Jin,# Huan Chen,# Xu Yuan,# Dong Xing, Ruijing Wang, Lingling Zhao, Dongmei Zhang, Chu Gong, Chenghui Zhu, Xufeng Gao, Yeye Chen, and Xinxing Zhang*JACS Au, 2023, DOI: 10.1021/jacsau.3c00191　　张新星课题组网站：http://www.zxx-lab.com/

大家好，今天给大家分享一篇近红外二区荧光宽场显微活体成像技术和应用的文章，本文的通讯作者是浙江大学的钱骏教授。传统的荧光成像技术是基于可见光波段（400~760 nm）和近红外一区波段（760~900 nm）实现的，但是由于受生物组织散射和自发荧光的影响，这些波段的光对厚样本、活体样本成像时，成像深度和空间分辨率受到了很大的影响。而近红外二区波段（1000~1700 nm， NIR-II）的光受生物组织散射和自发荧光的影响大大降低，因而用这个波段的光成像时，成像的深度和信噪比都显著提高。近年来，NIR-II荧光宽场显微术在高时间分辨率、高空间分辨率、高信背比和大深度组织穿透方面获得突破性发展，这些得益于荧光探针和成像仪器设备的开发和改进。作者在本文中通过介绍NIR-II荧光宽场显微活体成像的机制特点、演进历史、系统进展以及在不同生物模型上的最新应用，展现其临床试验的巨大潜力，使NIR-II荧光宽场显微成像术在基础研究和临床应用上得到更进一步的普及。1、NIR-II荧光活体生物成像近年来，研究者们展开了一系列的NIR-II荧光成像研究，实现了对活体生物样本的深层和功能性成像，尤其伴随着探测器性能的提升和荧光新探针的开发，NIR-II的活体荧光成像迅速成为热点。尽管NIR-II荧光成像应用日趋广泛，但其成像窗口的定义却并不统一。长期以来，NIR-II在学术界被定义为1000~1700 nm。然而，工业领域认可的典型短波红外波段为900~1700nm。浙江大学钱骏教授团队模拟了NIR区域（至2340 nm）中的光子传播，确认了活体成像中适度利用水对散射光子的吸收能提高信背比，并将NIR-II窗口扩展为900~1 880 nm，定义了2080~2340 nm为近红外三区。其中，1400~1500 nm和1700~1880nm分别被定义为NIR-IIx和NIR-IIc区域。图1：定义并扩展NIR-II窗口为900-1880nm2、NIR-II荧光宽场显微成像系统活体成像研究中，NIR-II的宏观成像不仅可以实现主动脉和微小血管循环检测，也可以实现各类器官的成像，如心、肝、脾、肺、肾、肝、肠、胆道等。但是，组织的微结构观察和检测需要更大倍率的成像系统，以提高生物组织的空间分辨率和对比度，实现生物微结构的清晰成像。钱骏教授团队与宁波舜宇仪器（SOPTOP）公司合作，开发出新型NIR-II荧光正置显微成像系统，将短波红外探测器与传统的荧光显微成像系统结合，可实现宽场激发、面阵探测，具备成像深度大、时间分辨高、空间分辨好、操作简便等优势，可实现深层组织的高倍探测，已满足商用要求。此系统先后被相关科研院所购置，已在宫颈癌靶向化疗、小鼠脑血管研究等领域得到应用和报导。图2：舜宇仪器 NIR II-MS 近红外二区活体显微影像系统3、NIR-II荧光宽场显微成像的应用基于NIR-II荧光成像的大深度、高分辨率等优势，诸多生物医学应用得以开发。其中，活体大深度显微成像不仅能够对脉管系统、组织器官清晰破译，而且能够获取生物体内生命活动细微过程的动态信息，具有对生理和行为动态观察的巨大潜力。NIR-II荧光宽场显微系统提供高时间分辨率和高空间分辨率，可实现脑血管实时解析成像，以及血流速度和心跳周期的测量。作者团队针对血流测速开展工作，静脉注射IR820（0.5 mg/mL， 200 μL）后，使用NIR-II荧光宽场显微系统监测小鼠脑血管结构和实时血液流动，实时获取150 μm深度处的毛细血管血流速度为725 μm/s。同时，研究人员使用NIR-II荧光宽场显微系统记录开颅小鼠头骨下方0 ~800 μm深度下脑血管图像，并在800 μm的深度下区分出直径仅6.1 μm（半高全宽）的毛细血管。图3：小鼠活体脑血管成像血管造影方法可提供血管状态的有用信息，用于监测疾病过程。NIR-II荧光宽场显微成像技术能以高时空分辨率实现深层组织血管可视化。作者及唐本忠院士课题组开发了一种近红外聚集诱导发射（Aggregation-Induced Emission ，AIE）纳米颗粒，借助NIR-II荧光宽场显微成像系统，对小鼠大脑中的光致血栓形成缺血（Photo-Thrombotic Ischemia， PTI）和血脑屏障（Blood–Brain Barrier，BBB）损伤过程实现了精确监测。图4：NIR-II荧光宽场显微成像系统用于血流动力学研究和小鼠脑血栓性缺血的实时跟踪肿瘤和炎症性病变的检测和诊断仍是临床的巨大挑战，而NIR-II荧光宽场显微系统亦可用于肿瘤的精准检测。唐本忠院士、钱骏教授等将AIE纳米颗粒TQ-BPN注射进入具有旧肿瘤（4周）和新肿瘤（2周）的小鼠体内，使用NIR-II荧光宽场显微系统来识别不同生长阶段的肿瘤。NIR-II荧光宽场显微系统凭借穿透深度大和成像实时的优点，能够清晰地原位显示肿瘤部位的EPR效应，这将有利于早期肿瘤检测和转移研究。图5：使用NIR-II荧光成像在肿瘤部位原位显示高渗透长滞留（EPR）效应除普通小鼠、大鼠外，大型灵长类动物（如狨猴）的NIR-II荧光成像技术的探索更有利于临床转化，对于这些动物神经活动和脑血流调节的研究，有利于揭开人类大脑疾病的神秘面纱。钱骏教授、高利霞教授及唐本忠院士等首次在非人类灵长类动物中进行了穿薄颅骨大深度脑血管显微成像。图6：高空间分辨率的狨猴穿颅脑血管显微系统NIR-II荧光宽场显微系统拥有高时间分辨率以监测动态生物过程，提供高空间分辨率以观察微小生物结构、精准定位药物分布，还具备大成像深度。同时，该系统对比其他显微成像系统（如共聚焦显微术、光片显微术）易于上手使用并且成本适中，便于在活体研究和临床实践中推广。通过相关研究团队的努力，实现了从小鼠、大鼠、狨猴到猕猴，从脑血管、肿瘤血管到炎症组织及离体细胞、组织切片等的NIR-II荧光宽场显微成像，证明了NIR-II荧光宽场显微成像技术的巨大潜力。综上所述，NIR-II荧光宽场显微成像技术不断在更大的成像深度、更优的信背比、更高的空间分辨率、更快的成像速度上得到创新、改进和突破。NIR-II荧光宽场显微成像系统有望在各种生物和材料研究实验室推广，甚至在医学机构和医院临床获得普及和应用。以上便是今天为大家分享的近红外二区荧光宽场显微活体成像技术与应用，其中所采用的实验设备均为宁波舜宇仪器的NIR II-MS活体显微影像系统。作为全球首款近红外二区活体正置显微成像系统，可以实现对近红外二区荧光探针的光学表征以及活体生物样品、厚生物组织等的大深度、高时空分辨成像，选择25X红外水镜时，活体成像深度≥1.4mm，空间分辨率≤2μm。其操作简便的系统，具备在医学研究、临床诊断和手术治疗领域作为活体成像的基础工具的潜力。本文为SOPTOP舜宇显微系统供稿。如有技术干货、科研成果、仪器使用心得、生命科学领域热点事件观点，欢迎广大相关行业朋友投稿。投稿邮箱：lizk@instrument.com.cn

近日，欧波同（中国）有限公司与澳大利亚最大的国家级科技研究机构CSIRO正式达成合作，双方将联合推出一款用于矿相分析的新型显微分析系统，该系统完全由双方技术团队自主研发，目前已完成前期测试阶段，将于今年五月全面推向中国市场。 此矿物分析系统搭载光学显微镜，主要应用于矿相分析评价方向，其技术优势在于，可通过观察矿石的组织、形貌，来区分同种矿石的成分构成，并以此判断矿石的性质和质量。尤其是在铁矿石的图像分析方面，对矿石孔隙度、形貌等组织区别的观察，具有突出优势。 该系统可以非常准确地评估铁矿价值，推断铁矿品质对下游工艺的影响，也可对烧结矿成分（烧结相）做出分析，研究烧结矿结构与配矿、烧结工艺的关系，增进烧结矿品质，优化配矿等，同时可以预测焦炭对炼铁、冶金工艺的影响，分析原煤品质，亦可对球团产品进行品质检验，优化球团焙烧工艺。 此分析系统正式投入市场后，可为广大矿业和钢铁客户提供非常便捷高效的帮助。可服务于选矿开采、矿相评价、炼铁、烧结、球团、矿石产品质量监测、贸易、第三方检测等领域，为欧波同广大新老客户带来全新体验。 开发市场需求，坚持科技创新。欧波同将继续增加研发投入，为各行业的客户提供精准定制方案，解决应用难题，实现专业全面的高效服务。

AniView100多模式动物活体成像系统是广州博鹭腾仪器仪表有限公司全新推出的高灵敏度、多模式动物活体成像系统。其采用一级背部薄化、背部感光超低温CCD相机具有极高的检测灵敏度，而经过特殊设计的暗箱能够有效避免外界光线及宇宙射线对成像的影响。大功率全波长卤素灯激发光源配合精密复杂的全局光源和万向鹅颈管点状光源光路系统，再加上顶级的光谱转换能力和滤光片组合，极大地提高了荧光信号的特异性，并大大缩短曝光时间，减少实验对小鼠的影响。 AniView100多模式动物活体成像系统包含专业化的软件，简洁的全中文软件操作界面，可预设多种实验方案，一键快速成像，具备成像和多图层定量分析功能，符合GLP原始数据、操作记录规定，可直接输出实验报告。产品特点1.超灵敏 全密闭抗干扰暗箱，避免外界光源及宇宙射线对拍照影响的同时，配合零缺陷、科研级高灵敏背部薄化、背部感应型冷CCD相机，极大地提高成像的灵敏度。AniView100可以检测到小鼠体内100个luciferase标记细胞或10ng FITC，精确实验结果，减少实验误差。2.低背景 荧光成像模块配备了150W全波长卤素灯、多种可自由组合的滤光片、全局照射和万向鹅颈管点状荧光照射装置，配合顶级的光谱转换能力以及荧光自发光干扰扣除功能，完全满足荧光成像实验“低背景”的要求。3.超大视野 AniView100的广角镜头和硬件结构的完美结合造就了超大的成像视野，最大可实现6只小鼠或1只兔子同时成像。并且软件预设实验方案，可根据样品尺寸自动调整视野大小，自动对焦，实现一键成像。4.人性化 人性化的软件可自动控制仪器载物台升降、温度及各种光源；多种荧光强度表达方式可选，量化分析功能，直接输出实验报告，简化仪器操作，节约您的时间。5.简便化 内置动物温控床、X-ray动物结构成像系统、气体麻醉模块，可根据实验需求，快速选用相应系统。6.多样化 仪器内部还配备多个法兰接口及电源插口，可连接显微镜、上转换荧光UCNPs检测系统等，实验方法更加多样，功能更加强大。应用范围癌症与抗癌药物研究，免疫学与干细胞研究，细胞凋亡，病理机制及病毒研究，基因表达和蛋白质之间相互作用，转基因动物模型构建，药效评估，药物甄选与预临床检验，药物配方与剂量管理，肿瘤学应用，生物光子学检测等。 肿瘤学应用AniView100可以直接快速地测量各种癌症模型中肿瘤的生长和转移，能够无创伤定量检测原位瘤、转移瘤及自发瘤。可以在早期就能区别正常的癌细胞与凋亡的癌细胞，能够方便的观察肿瘤转移与复发的情况。 Luciferase标记肿瘤转移模型 动物基因功能研究AniView100能够直接反映细胞或基因表达的空间和时间分布，从而了解体内的特异性基因的功能和相互作用、胚胎发育等生物学过程。 GFP转基因小鼠 进口品质，国产价格。AniView100多模式动物活体成像系统绝对是您研究动物在体实验的最佳选择。

HD5000 多谱超分辨菌落成像系统HD5000多谱超分辨菌落成像系统是迅数科技2020出品、软硬件顶级配置的旗舰机型，符合人体工学的全金属机箱设计，精致、坚固。独特设计的平皿莱因伯格照明系统，具有156种组合照明模式，可为平皿、多孔板菌落、细胞克隆、病毒蚀斑拍摄华美的影像，是图像数据保存、文献发表的有力工具。4/3英寸超大面阵CMOS传感器与大视场高清定焦镜头搭配，菌落影像通透、色彩细腻，完美展现培养基深层微小菌落，抑菌圈轮廓清晰、锐利，保证了图像分割的精度和重现性。软件功能丰富、易用，融菌落计数、抑菌圈测量、菌种筛选三大功能于一体。可实现：快速统计、多算法高级统计、网格滤膜、3M测试片、典型菌筛选、菌株特性描述、双圈分析、抑菌圈测量。。。 微生物平皿成像的“数字影棚” l “数字影棚”的光源控制 专业设计的平皿载样舱，可实现培养皿的雾光漫反射照明、悬浮暗视野照明、彩色凌透背光照明、多谱莱茵伯格照明，紫外激发照明，拍出不同寻常的科研级精美照片。 光源控制器采用隐藏式吸弹门设计，具6路照明选择开关、4通道无级亮度调节、双通道色温调节、12路彩色背景选择、12路莱因伯格光选择。 l 多谱莱因伯格照明多谱莱因伯格照明是迅数独创的平皿大视场暗域照明技术，12通道不同波长的可见激发光以环幕逆透射聚光照明菌落，辅以不同的彩色凌透光，可构成156种组合照明模式，使培养基形成均匀的背景色，菌落勾勒出鲜亮的自然色泽与轮廓。无需化学染色，即可使菌落或细胞克隆实现无损光着色，便于观察细微结构，识别、计数。莱因伯格照明实际样张： l 悬浮式暗视野照明 悬浮式暗视野由暗域轮廓光与黑色背景构成。柔和的白色LED轮廓光，使平皿中央到边缘的菌落得到均匀的照明，而光线几乎穿透培养基，形成黑色背景下的亮色菌落，菌落与培养基形成高反差，可清晰勾勒菌落轮廓。超分辨率 锐利展现菌落细节1.1英寸大视场高清定焦镜头，通过较大程度地控制多种像差，无论是暗视野照明、雾光漫反射照明、莱因伯格照明，都能呈现高分辨力、高对比度的画质。 2100万像素 4/3英寸超大面阵彩色SONY CMOS 传感器，采用双层降噪技术，具有极高的灵敏度以及超低噪声，能以无损图像品质呈现细微的色差和丰富的细节信息。 高保真镜头与大面阵相机的完美搭配，更能区分不同菌落、菌落与杂质、菌落与培养基之间的差异，从而提高菌落计数、筛选的精度。 更多图像算法 提高菌落计数精度 迅数创造性地研究出适合复杂菌落分割计数的快速活动轮廓模型、多相水平集活动轮廓模型等先进的图像分割技术，实现了复杂菌落、高难度平皿的准确计数。 (a) 水平集函数示意 (b) 曲线演化过程水平集活动轮廓模型的基本原理图像识别分割案例：多粘连细菌菌落计数 微小菌的识别计数：适合支原体、AMES 、嗜冷菌分析 真菌菌落计数滤膜菌落的识别计数 显色菌落的识别计数 高效、精确 菌种数字化筛选l 无损伤的多谱光学染色识别技术 通过多光谱莱茵伯格照明的光学染色技术，让菌落或克隆形成鲜艳的颜色，便于观察、辨别菌落的色彩和纹理细节，结合染色抗干扰精密统计技术，可以提高不同菌落识别的精度，减少培养基不平整、杂质干扰的影响。 l 不同菌群自动分类识别 微生物研究中有时需要在多菌混杂情况下把目标菌分类统计出来。不同菌种菌落的色泽、大小、轮廓存在微小特征差异。HD5000的“单色分类统计、指定多色筛选、多色自动聚类”工具可实现高精度识别某一类菌落，或自动聚类区分不同颜色的菌落。 l 双圈分析通过精确测量透明外圈直径和菌落直径，自动计算二者面积比和直径比，并根据比值的大小自动排序，定位出相应的菌落。适用于“抑菌圈、透明圈、变色圈、生长圈、水解圈、溶磷圈、排油圈、溶钙圈、溶血圈”分析，辅助抗生素、酶制剂、有机酸产生菌和石油、农药降解菌的高效筛选。 l 病毒滴度分析-蚀斑/噬菌斑计数 悬浮式暗视野照明使得敏感细菌菌层为白色，烈性噬菌斑形成的透明斑为黑色；莱茵伯格照明可让结晶紫或中性红染色的细胞层着色明艳，病毒空斑更易观察。影像的锐度与反差，帮助实现蚀斑/噬菌斑的准确分割和精确计数。 l 菌丝生长速率分析工具 菌丝生长速率、菌丝生长抑制率、对峙培养分析、室内毒力测定等实验常采用十字交叉法测量菌落直径。由于多数霉菌菌落蔓延、疏松、边缘发散不规则，测量的人为误差大，效率低。迅数“霉菌一键测量”模块，只需用“魔棒”在菌落边缘点击一次，即可瞬间测出大霉菌的面积、周长、长径、短径。 l 免疫学研究 迅数-多区域统计算法可以轻松实现任意多个区域的同步一键计数，可用于肺炎链球菌荚膜多糖特异性抗体调理吞噬杀菌试验（OPKA）和抗体依赖补体介导的体外血清杀菌试验（SBA） l 多孔板克隆计数 高分辨率的HD5000还可用于多孔板的克隆成像。莱茵伯格照明能使结晶紫染色的肿瘤或干细胞克隆鲜艳明亮；悬浮式暗视野照明，可使软琼脂克隆形成高反差的图像，自动计数大于50um的克隆或细胞团。 l Spot assay 点阵分析 Spot assay常用于检测不同培养液中细菌或酵母的生长率、培养液的连续梯度稀释或某个菌株基因突变型的高通量筛选 。“多区域动态调节统计”适用于此类分析。 抑菌圈自动测量l Szone 抑菌圈多模式测量技术抑菌圈测量常采用钢圈双碟法、纸片法、琼脂打孔法，由于试验环节诸多因素，如：抗生素溶液浓度、培养基质量、PH值、试验菌菌龄、培养时间等，使得最后形成的抑菌圈有些轮廓清晰，有些边缘模糊或不整齐并伴有破裂现象。 迅数“自动检测、拟圆逼近、三点定圆”三种算法，可适应不同类型抑菌圈的测量。 l 高对比、高分辨成像---保证测量精度 抑菌圈测量的关键是准确找到透明圈与底层菌的“边界线”。迅数专利设计的悬浮式暗视野，使得透明的抑菌圈构成“黑背景”，与周边灰白色的菌层形成高反差。 测量精度取决于数字影像画质，而镜头与相机的组合对画质至关重要。HD5000采用光学分辨率达150LP/mm的大靶面定焦镜头，将通透无畸变的光信号通过4/3英寸大面阵CMOS芯片相机，转为高清细腻的抑菌圈数字图像。 l 抗生素效价测定 提供一剂量法、二剂量法、三剂量法及合并计算。一剂量法符合美国药典，二剂量法和三剂量法符合中国药典2020版。仪器重复性自检，测量相对误差≤0.002mm；均匀性自检，相对误差≤0.1％。主要功能与技术指标一、 照明系统? 全封闭钢铝合金机箱（32×34×46cm）：精密、坚固，确保光密闭? 平皿载样舱：下拉式铝合金隔断窗，消除环境杂散光干扰，阻断紫外泄露、避免灰尘进入? 雾光漫反射照明1) 96颗LED列阵与纳米反射材料构成嵌入式雾光系统， 360°连续漫反射，凸显菌落色泽和纹理，消除玻璃培养皿折射形成的光斑、光环。2) 色温变化范围：3100K－5800K 照度范围 50-—7000 Lux 3) LED寿命≧20000 小时? 悬浮暗视野照明白色LED光源，照度范围 100—5500 Lux 显色指数74%? 彩色（12色）凌透背光照明1) 可调式LED导光列阵，形成均匀、高亮的12种色彩透射光2) 照度均匀度大于90%，确保培养皿边缘与中间得到均匀照明? 多谱莱茵伯格照明1) 12通道可见激发光、环幕逆透射，与凌透背光可构成156种组合照明模式2) 多光谱模式可降低培养基不平整、色变的影响，减少琼脂杂质的干扰3) 无损光着色技术与抗干扰精密统计技术结合，增强菌落之间细微颜色差异辨别，显著提高菌落识别、筛选的精度? 紫外反射光源：254nm用于腔体消毒、紫外诱变 ；366nm 可用于荧光激发? 光源控制器1) 隐形弹吸式控制面板，6路照明选择开关、4通道无级亮度调节、双通道色温调节2) 照明组合 自由切换 二、 数字成像? 1.1英寸大靶面高清工业定焦镜头，镜头中央与边缘都保持150 lp/mm的分辨率? 超大面阵CMOS相机： SONY 4/3英寸彩色CMOS 传感器， 分辨率：2100万像素 单像素尺寸：4.54X4.54um三、 菌落分析模块1. 基本菌落计数功能? 平皿类型：倾注、涂布、膜滤、螺旋平皿、3M纸片 ? 全皿菌落统计：菌落总数统计，并按25档尺寸分类显示? 区域选择统计：可选择圆形、矩形、任意圈定区域进行统计? 多域平行统计：一次性多区域同步统计；多区域“镂空”统计? 直径分类统计：设置直径范围，统计特定大小的菌落? 鼠标点击统计：快速标记、添加菌落，适合培养皿边缘菌落的计数? 菌落粘连分割：自动分割相互粘连的菌落，链状菌落由用户选择分割或不分割2. 快速菌落统计? 滚轮参数调节统计（4种）：均质平皿、背景不均、微小菌落、彩色背景? 一键响应统计（3种）：单色统计、霉菌统计、反式统计3. 高级菌落统计? 动态调节统计：可对统计结果进行动态调节修正，快速获取最佳统计效果。? 偏差预估统计：适用于菌落颜色多且复杂的情况。? 水平集多模型算法：搜索运算，获取最佳图像分割效果，适应培养基背景变换? 特定菌落统计：根据菌落色泽、大小、轮廓特征，识别特定菌落? 反式统计：适合菌落类型极其复杂而培养基背景均匀? 高粘连菌统计：适合多重粘连菌的分割计算? 杂菌、杂质剔除：根据形态、尺寸、颜色的区别，进行自动杂菌、杂质剔除? 螺旋菌落统计：根据FDA标准自动计数螺旋平板，支持指数模式、缓慢指数模式、均一模式、比例模式、草坪模式等。兼容美国SBI、西班牙IUL螺旋接种仪。 4. 网格滤膜与3M测试片? 黑色实线网格一键统计? 3M细菌总数测试片、3M金黄色葡萄球菌测试片：一键统计? 3M大肠菌群测试片、3M大肠杆菌/大肠菌群快速测试片：一键统计+人工选择5. 典型菌筛选? 单色分类统计：根据颜色精度、扩散度和菌落大小、轮廓特征，筛选特定菌落? 多色自动聚类：根据颜色聚类精度，自动区分24种不同颜色的菌落? 指定多色筛选：一次筛选1-8种指定颜色菌落? 透明圈特性分析：适用于抑菌圈、水解圈、变色圈、溶钙圈、溶血圈、排油圈、溶磷圈分析? 双色圈自动筛选6. 菌落特征描述? 细菌、酵母：颜色、大小、形状、表面形态、边缘、光泽、透明度等特征，智能描述和排序? 霉菌、放线菌：正面颜色、反面颜色、大小、表面形态、边缘、质地等特征，智能描述和排序7. 微生物限度分析工具? 培养基适用性检查? 控制菌检查-菌落形态8. 专项分析? 防霉检测：定量分析防霉等级? 多区域串联统计：适合培养基背景不均匀的复杂菌落? 多区域并联统计：适合多孔板、OPKA、SBA分析9. 高级工具? 网格清除：消除滤膜网格背景干扰? 人工计数修正：添加或删除菌落? 排除污染区域：鼠标勾勒任意污染区域，自动剔除污染区域的菌落数? 背景文字清除：自动消除记号笔干扰? 人工粘连分割：手动分割多重粘连菌落? 参数自动换算：培养皿直径、样本稀释度输入，实现自动换算? 文字、图形标注：各类绘图工具和中英文文字嵌入10. 标定与测量? 仪器标定：仪器自带标定、人工修正标定? 一键式快速测量：一键测定大菌落，适合真菌、放线菌的单菌落分析? 全皿自动测量：全皿菌落的等效直径、面积、长短径、周长、圆度分析? 多向标尺测量、手动精确测量：长度、角度、弧度、面积、弧线、任意曲线11. 图像处理? 图像调节：灰度图、负相图转换；亮度、对比度、饱和度调节；RGB调节? 图像增强：锐化、自适应增强? 图像滤波：中值滤波、高通滤波、高斯滤波、低通滤波、队列滤波、高通高斯? 边缘检测：Sobel算子、Robert算子、Laplace算子、垂直检测、水平检测? 形态学运算：腐蚀、膨胀、开运算、闭运算四、 数据安全与管理1. “系统、数据、操作、复核”四重系统架构，分设职能与权限，确保数据信息的安全、完整和真实? 系统管理员（最高层）：负责创建、管理所有操作员与审核员的账户和登入密码。确保操作员与操作员之间、操作员与审核员之间的账户隔离与数据隔离。? 数据管理员（副高层）：负责全部测试数据的档案管理、以及计算机的数据库管理。封存所有审核通过的测试报告或将原始图片、测试数据备份、导出，保证了数据的完整性、安全性。? 操作员：负责培养皿菌落的测试、自检、修正、形成电子报告、递交审核、对审核通过后的文件进行报告打印。? 复核员：负责对操作员递交的测试报告进行审核。核查数据输入与处理过程，但无权修改；对存疑报告作“审核退回”处理，要求操作员重新测试；对“审核通过”的报告将永久性存档，无论审核员还是操作员都无权再删除，以确保数据的原始性和真实性。2. 数据存储与导出? 以电子数据为主，记录：样本来源、编号、稀释度、平皿图片、识别效果、计数值、所用统计工具、参数设置、修正情况，确保记录信息完整。? 满足质量审计，存储的电子数据能以PDF或Excell格式打印输出3. 水印签章技术、防篡改技术、测试流程智能重构技术，实现有效的审计追踪? 防篡改技术1) 采用多用户登入管理，所有操作员、审核员的名字，被系统自动记录在操作流程和测试报告中；所有操作日期、审核日期，由计算机自动生成，避免错填或伪造。2) 全部操作流程，包括：菌落图片、培养皿尺寸、样本稀释度、统计工具、所用参数、测试所得的菌落总数、自检修正后的菌落总数等，由计算机自动记录在数据库中，操作员无法进行改动，为后续审计提供全部真实数据。? 水印签章技术“审核通过”的测试报告会自动生成操作员和审核员的账户电子签名，并在报告上加印防伪的“审核通过”水印签章。? 测试流程的智能重构技术1) “复核员”打开“等待审核”的测试记录，计算机自动复原操作员的全部流程和测试环境，包括：当时所测的培养皿图片、测试结果、培养皿尺寸、样本稀释度、采用的统计工具及所用参数、测试所得的菌落总数、修正情况… … 2) 通过测试环境和测试流程的重现，复核员可以追溯操作员的全部操作，复核测试结果的准确性，达到审计追踪目的。五、 抑菌圈分析模块1. Szone 抑菌圈多模式测量技术? 自动检测：基于抑菌圈轮廓的精确边缘检测，适合边缘清晰、圆形抑菌圈? 拟圆逼近：基于抑菌圈轮廓的圆形拟合逼近，适合边缘破裂、非标准圆形抑菌圈 ? 人工检测：鼠标点击抑菌圈边缘上三点成圆，适合边缘模糊的抑菌圈2. 抗生素效价测定? 一剂量法效价检测：适合美国药典? 二剂量法、三剂量法及合并计算：适合中国药典2020版? 重复性自检：相对误差≤0.01%、重复测量精度 ≤0.002mm ? 均匀性自检：相对误差≤0.05%? 台间测量差异≤0.2%3. 舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验? 纯水验证：根据（A）、（B）、（D）产生抑菌圈，D-C≧3， B-A≦3 ，判定系统成立? 自动检测三个平行样本的（A）、（B）、（C）、（D）抑菌圈，并数据导入? 自动计算平行试验平均值，智能判别结果的阴阳性。? 无效报告自动预警六、 仪器规格与配置? 多谱超分辨菌落成像系统主机1台? 菌落分析软件、自动抑菌圈测量软件、抗生素效价测定软件、舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验软件? 高端一体电脑:：双核四线程CPU/4G内存/1T硬盘/23"高清屏，Windows 10系统 杭州迅数科技有限公司 浙江省杭州市西湖区西湖科技园西园八路11号B座405室 邮编：310030 联系电话：0571-85125132、85020452、85124851 网址：www.shineso.com E-mail：shineso@shineso.com创新点：?全球首创的平皿大视场多光谱莱因伯格照明系统?具有156种组合照明模式?2100万像素4/3英寸超大面阵CMOS传感器与1.1英寸大靶面高清定焦镜头搭配，画质惊人迅数HD5000 多谱超分辨菌落成像系统

江西国政招标咨询有限公司受江西中医学院委托，根据江西省政府采购工作领导小组办公室(2011)部门188号文批复，对江西中医学院高效液相色谱仪等设备采购项目(采购编号：JXGZ2012-04-0901)进行公开招标采购，采购活动于2012年5月10日在江西省南昌市公共资源交易中心进行，经评标委员会推荐，采购人确定，中标结果如下：包号项目编号货物名称中标单位中标金额0111B188001超高压液相色谱/四极杆-飞行时间串联质谱仪（进口产品）江西省通用技术进出口有限公司叁佰叁拾玖万捌仟元整（￥3398000.00）11B188002高效液相色谱仪（进口产品）0211B188004全自动生化分析仪（进口产品）南昌百特生物高新技术股份有限公司陆拾叁万捌仟陆佰元整（￥638600.00）0311B188003超速离心机（进口产品）实质性响应供应商不足三家，该包废标0411B188011全波长酶标仪（进口产品）实质性响应供应商不足三家，该包废标11B188015真空离心浓缩仪（进口产品）11B188008倒置显微镜(进口产品)11B188007倒置荧光显微镜系统(进口产品)0511B188006无创血压测量系统（进口产品）江西圆通科技有限公司叁拾陆万壹仟元整（￥361000.00）11B188018电泳转印系统(进口产品)11B188019化学发光凝胶成像系统(进口产品)0611B188016实时荧光定量PCR仪(进口产品)江西省中星进出口有限公司肆拾壹万柒仟柒佰元整（￥417700.00）11B188017梯度PCR仪(进口产品)0711B188029血流变仪南昌君安创业生物科技有限公司肆拾肆万贰仟叁佰元整（￥442300.00）11B188030血凝仪11B188031血小板聚集仪11B188032血沉测试仪11B188005小动物行为学视频分析系统(进口产品)11B188022转轮式疲劳仪11B188023跳台记录仪0811B188044恒温金属浴南昌市锡南实验仪器制造有限公司贰拾玖万壹仟贰佰伍拾元整（￥291250.00）11B188043水平电泳仪11B188045超声波细胞破碎仪11B188046隔水式培养箱11B188047恒温培养摇床11B188048脱色摇床11B188049磁力搅拌器11B188050旋涡振荡器11B188051低温恒温槽11B188052十万分之一电子天平11B188053万分之一电子天平11B188054千分之一电子天平11B188055百分之一电子天平11B188056PH计11B188057旋转蒸发仪11B188042台式低速离心机11B188024小鼠饲养笼11B188025不锈钢小鼠笼架11B188026大小鼠群养繁殖笼11B188027大小鼠通用平放架11B188028大小鼠代谢笼11B188034制冰机11B188035全自动高压灭菌锅11B188036冰箱11B188037液氮罐11B188038自动三重纯水蒸馏器11B188039超声波清洗器11B188040电热鼓风干燥箱11B188041电热恒温水槽11B188033垂直净化工作台　　本公告自发布之日起七个工作日内若无异议,将向中标供应商发《中标通知书》。　　采购人：江西中医学院　　采购人地址：南昌市湾里区云湾公路18号　　采购人电话：0791-87118821　　采购代理机构：江西国政招标咨询有限公司　　详细地址：南昌市高新开发区高新七路186号一楼　　联 系 人：熊思杰　　电　　话：0791-88194897　　传　　真：0791-88194861　　邮　　编：330096　　开 户 行：南昌银行高新支行营业部　　账　　号：791911233300088　　江西国政招标咨询有限公司