在路易斯安那州新奧爾良的神經科學年度會議上，卡爾蔡司的顯微鏡事業部提出了一項新的顯微技術，即激光層照顯微鏡(Lightsheet )。這給生物學家帶來了在活體生物動態成像研究上的新方法。

▲Lightsheet觀察的小鼠大腦

生命觀察

生物學家可以使用新的顯微系統觀察整個生物體在幾天甚至更長時間內的發育。極低的光毒性和整合的培養系統可以在不損傷樣本的情況下觀察細胞群的分化。在大型生物活體上，特別是像果蠅或斑馬魚胚胎，相比已有的熒光顯微鏡觀察方式來說，激光層照顯微鏡(Lightsheet)可以提供更多的信息。

同時，激光層照顯微鏡也可被用于海洋，細胞生物學和植物生理學。它的光照光束(層照光束)只會照亮樣本很薄的一層，因而起到保護樣本其他部分的作用。并且它的成像光束與光照層成90度角。 因此，激光層照顯微鏡能在最小的照明強度下獲得的圖像質量，尤其適合于活體樣本的長期試驗。成像從不同的觀察角度獲得數據，再通過數學運算進行三維重建和時間序列視頻錄制。 

Lightsheet 激光層照系統使用了可實現柱面透鏡光學與激光掃描相結合的新型光學概念。用戶能從復雜的實驗樣本上得到均勻的光學切片信息。

▲Lightsheet觀察的小鼠海馬區

開創熒光顯微技術新紀元

Lightsheet 是觀察活體樣品發育的一種對樣品損傷低的方法，它開啟了研究新紀元。以下為激光片層掃描顯微技術（Light Sheet Fluorescence Microscopy）的應用：

一、形態發育和胚胎形成

在斑馬魚和黑腹果蠅等模式生物胚胎形成階段，對細胞進行時間、空間模式的熒光成像。

二、器官發育與細胞動力學

胚胎與小型生物中細胞動態過程的快速成像，例如：細胞遷移、心臟發育、血流、血管發育、神經發育及鈣成像。

三、三維細胞培養

三維細胞培養、球體和囊腫、組織培養、器官培養的實時成像。如細胞遷移、表達模式及細胞增殖的分析。

四、對光透樣品成像

對熒光標記的固定樣品（組織切片、小鼠大腦、胚胎、器官、球狀體和活組織切片）成像，采用折射率 n=1.38 或 n= 1.45 的水性透明介質對樣品進行光透處理。選用 Scale A2，n=1.38，（Hama 等，Nat Neurosci 期刊，2011 年）或 FocusClear™ （CelExplorer Labs 公司，http://www.celexplorer.com）澄清液，n=1.45（Chung 等，Nature 期刊，2013 年）處理。

五、植物

觀察敏感的發育過程和執行生理測量。

六、海洋生物成像

使用 Lightsheet對海洋生物進行熒光成像，例如：海鞘、魷魚、浮游生物及扁形蟲。

七、熒光標記的活體樣品的結構特性

固定和活體樣品的精細三維結構成像，例如：斑馬魚和青鳉魚。

激光器

目前Lightsheet顯微鏡使用的激光光源有單激光和多激光系統，常用的激光器包括以下四種類型:

半導體激光器:405nm(近紫外譜線)

氬離子激光器:457nm、477nm、488nm、514nm(藍綠光)

氦氖激光器:543nm(綠光-氦氖綠激光器)633nm (紅光-氦氖紅激光器)

UV激光器(紫外激光器):351 nm、364 nm(紫外光)

為了適應多種觀測需求一般采用多激光系統，需要用到多個獨立的激光器經過復雜的系統耦合到一起，系統復雜且成本高昂。現在NKT公司推出的超連續譜光源完美的解決了這個問題。

超連續譜光源的優勢

超連續譜是指高功率的窄脈沖的入射光通過非線性介質時，由于自相位調制（SPM），交叉相位調制（XPM），受激拉曼散射（SRS）,和四波混頻（FWM）等非線性效應與光纖群速度色散（GVD）的共同作用，出射光譜中產生許多新的頻率成分，光譜寬度遠遠大于入射光脈沖的譜寬，頻譜范圍從可見光一直連續擴展到紫外和紅外區域。

超連續譜像白光光譜一樣寬，像激光一樣亮！

超連續譜光源的優勢

NKT公司的超連續譜光源SuperK EXTREME系列

有了超連續譜光源這個神器可以讓lightsheet技術成本及系統復雜度大幅降低，使其離商用化更近了一步。