當(dāng)一款新藥從分子設(shè)計(jì)走向臨床試驗(yàn),當(dāng)一個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)在顯微鏡下被逐一解碼,全自動(dòng)熒光顯微成像平臺(tái)正以不可替代的姿態(tài),成為連接基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的核心樞紐。它不再是一臺(tái)冷冰冰的儀器,而是一套融合光學(xué)精密、人工智能與自動(dòng)化控制的"智慧之眼"。
一、技術(shù)本質(zhì):讓熒光"說(shuō)話"的精密光學(xué)系統(tǒng)
全自動(dòng)熒光顯微成像平臺(tái)的核心原理并不復(fù)雜——特定波長(zhǎng)的激發(fā)光照射經(jīng)熒光標(biāo)記的樣品,熒光物質(zhì)受激發(fā)射出更長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光,通過(guò)激發(fā)濾光片與阻斷濾光片兩套光學(xué)系統(tǒng)精準(zhǔn)分離激發(fā)光與發(fā)射光,最終由高靈敏度sCMOS相機(jī)捕獲成像。這一過(guò)程使檢測(cè)靈敏度達(dá)到分子級(jí)別,微弱的熒光信號(hào)也能在暗視野背景下被清晰分辨。
平臺(tái)根據(jù)成像方式可分為三大技術(shù)路線:寬視野顯微成像成本最低、通量最高,適合96/384孔板整板掃描;掃描共聚焦顯微成像通過(guò)針孔限制實(shí)現(xiàn)光學(xué)切片,可重構(gòu)三維結(jié)構(gòu),完成FRAP、FLIP等光漂白實(shí)驗(yàn);轉(zhuǎn)盤(pán)共聚焦顯微成像以雙高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)替代逐點(diǎn)掃描,成像速度大幅提升,光毒性顯著降低,是活細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)觀測(cè)的最優(yōu)解。
二、全自動(dòng)化:從"人等機(jī)器"到"機(jī)器替人"
傳統(tǒng)熒光顯微鏡的痛點(diǎn)在于:手動(dòng)調(diào)焦、手動(dòng)換場(chǎng)、手動(dòng)采集——實(shí)驗(yàn)效率低、人為誤差大。全自動(dòng)平臺(tái)徹底顛覆了這一模式。
以晟華信為代表的國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)熒光顯微成像系統(tǒng),集成了電動(dòng)載物臺(tái)(XY軸步進(jìn)精度≤1.5nm)、自動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器、智能自動(dòng)聚焦(聚焦精度≤10nm)三大核心模塊,配合區(qū)域視圖功能,可在低倍鏡單視野與高倍鏡掃描模式間無(wú)縫切換。96孔板三熒光通道整板掃描僅需不到5分鐘,Z-Stack層疊成像可自動(dòng)提取每張圖像中聚焦最佳的像素,即便樣本非常厚,亦能得到一張聚焦清晰的圖像——這在傳統(tǒng)手動(dòng)操作中幾乎不可想象。
更關(guān)鍵的是活細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的精準(zhǔn)控制。平臺(tái)配備Onstage Incubator活細(xì)胞培養(yǎng)室,可精確控制溫度(±0.2°C)、濕度(≥90%)和CO?/O?濃度,甚至能模擬缺氧環(huán)境(精確調(diào)節(jié)氧濃度),在生理學(xué)條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)成像,預(yù)設(shè)拍攝區(qū)域與間隔時(shí)間后,軟件自動(dòng)完成時(shí)間序列采集,完成后以視頻模式無(wú)縫導(dǎo)出。
三、AI賦能:從"看見(jiàn)"到"看懂"
2024年,復(fù)旦大學(xué)顏波團(tuán)隊(duì)在Nature Methods發(fā)表了首個(gè)統(tǒng)一熒光顯微鏡圖像增強(qiáng)基礎(chǔ)模型UniFMIR,可解決圖像超分辨率、3D去噪、各向同性重構(gòu)等跨任務(wù)問(wèn)題,顯著突破熒光顯微成像極限。這一"國(guó)產(chǎn)模型+國(guó)產(chǎn)設(shè)備"的組合,正在重塑成像分析的范式。
晟華信全自動(dòng)平臺(tái)深度集成AI智能分析軟件,支持Celleste?級(jí)圖像分析能力:鼠標(biāo)輕點(diǎn)即可自動(dòng)識(shí)別細(xì)胞輪廓,完成計(jì)數(shù)、面積測(cè)量、平均熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)、圓度分析;更可自定義分析方案,覆蓋細(xì)胞活性、遷移、共定位、自噬、凋亡等全場(chǎng)景。從"拍到圖像"到"提取數(shù)據(jù)",一鍵完成。
四、應(yīng)用全景:從藥物篩選到類(lèi)器官驗(yàn)證
在藥物研發(fā)中,平臺(tái)可在高通量模式下自動(dòng)化處理384孔板,同步記錄細(xì)胞形態(tài)變化(膜起泡、核碎裂)與分子事件(caspase-3激活),通過(guò)FRET技術(shù)檢測(cè)蛋白相互作用,快速鑒定促凋亡候選藥物。在CAR-T療法優(yōu)化中,成像分析可精確量化免疫突觸持續(xù)時(shí)間,指導(dǎo)共刺激結(jié)構(gòu)域設(shè)計(jì)。
在細(xì)胞生物學(xué)中,從干細(xì)胞分化軌跡追蹤到腫瘤轉(zhuǎn)移侵襲觀測(cè),從神經(jīng)元鈣信號(hào)動(dòng)態(tài)記錄到病原體-宿主互作解析,全自動(dòng)熒光成像平臺(tái)已覆蓋從分子到細(xì)胞、從生物到藥物的全鏈條研究。
當(dāng)熒光不再沉默,當(dāng)成像不再依賴(lài)經(jīng)驗(yàn),藥物研發(fā)與細(xì)胞生物學(xué)研究正迎來(lái)真正的"自動(dòng)化時(shí)代"。晟華信以全自動(dòng)、AI驅(qū)動(dòng)、活細(xì)胞兼容的技術(shù)架構(gòu),讓每一位科研工作者都能將精力聚焦于科學(xué)本身,而非儀器操作。