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恭贺第33届国际高速成像与光子学会议盛大召开（II）—sCMOS相机在细胞与生物成像领域应用

第33届国际高速成像与光子学会议16日在深圳盛大开幕，会议汇集全球前沿成像技术的最新进展。上期介绍了sCMOS相机在X射线闪烁体成像、计算成像和高能物理领域中的应用，本期将聚焦生物医学中细胞与生物成像领域，结合中科君达视界自研的千眼狼Gloria系列sCMOS相机相关实践验证，分享SIM超分辨率成像，单分子荧光成像、宽场荧光成像中的典型应用。

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1SIM超分辨率成像

传统光学显微镜受制于衍射极限，难以清晰呈现100nm尺度的细胞精细结构。结构光照明显微SIM是一种宽场超分辨成像技术，通过空间调制照明与频域重建算法，可将空间分辨率提升至~100nm，应用于细胞骨架、线粒体网络等亚细胞结构的高精度观测。SIM成像依赖于多帧不同相位和方向的条纹图像进行傅里叶域重建，因此对相机采集速度、信噪比、视场均有要求。千眼狼sCMOS相机Gloria 4.2具备95%峰值量子效率与1.2 e-读出噪声，确保低光毒性下获得高信噪比的原始图像，2048×2048分辨率下＞100 fps高速采集能力，有效覆盖更大细胞区域并降低运动伪影。

某实验将高量子效率的Gloria 4.2科学相机集成于SIM超分辨显微系统，实现100 fps下对细胞样本的百纳米级分辨率成像，突破衍射极限，清晰可辨微管纤维分支点、交叉形态等（见图1）。

图1

2单分子荧光成像

单分子荧光成像是研究蛋白质动态、DNA-蛋白互作、膜受体扩散等分子生物学过程的核心技术。成像核心挑战在于单分子发射光子数仅20~30光子水平，信号极易被探测器噪声淹没。

中科君达视界提供的千眼狼sCMOS相机 Gloria 1605，通过工艺和电路设计优化，读出噪声已降至0.9 e-水平，并在实时噪声抑制算法加持下进一步消除背景干扰，捕捉到清晰的仅20光子级别的单分子荧光信号，见图2。

图2

3宽场荧光成像

宽场荧光成像是生命科学研究中最基础、应用最广的成像模态，适用于细胞标记、亚细胞器定位、基因表达分析等场景。千眼狼Gloria系列sCMOS相机已应用于转盘共聚焦、光片显微镜、流式细胞仪等多种宽场成像系统，其灵敏度、均衡性、稳定性已得到实践验证，见图3。

图3

千眼狼sCMOS相机正通过高量子效率、低读出噪声、视野与帧率的均衡结合，改变细胞与生物成像的技术格局：SIM超分辨率成像，大视场与高帧率保障了计算重建精度与效率；单分子荧光成像，低读出噪声与高量子效率实现了20光子级别极弱信号的捕获；宽场荧光成像，均衡的综合性能支撑了活细胞长时间高动态观测…千眼狼科学仪器将继续钻研先进成像技术，为细胞与生物成像领域研究提供高效精准的科学成像解决方案。

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