高速单分子光片

图1：Kinetix sCMOS相机在单物镜斜平面(OPM)光片成像系统上的配置，该系统针对活细胞的高速单分子成像进行了优化。

背景

Ponjavic博士的实验室开发荧光显微技术，用于研究活细胞样本，特别是机械脆弱的和光敏感的样本，如T细胞。这些活细胞样本经历复杂的过程，需要高速成像、高灵敏度和纳米级分辨率，以确定细胞内单个蛋白的行为。

为此，Ponjavic博士使用了一种单物镜斜平面(OPM)光片成像系统，该系统针对活T细胞的纳米级高速单分子成像进行了优化，并采用两种不同的实验方法，正如他所说：“这个项目有两种方法，一种是尽可能快地成像单分子，目标是接近活细胞定位显微镜;另一种是高灵敏度流式细胞术，让细胞流过光片，然后尽可能快地量化这些细胞上的受体。”

这形成了一个高通量成像系统，能够以纳米级分辨率对T细胞、细胞内蛋白和细胞间的钙信号进行成像，并利用自发光切换荧光团等超分辨率探针。

挑战

样本的高度敏感性及成像系统的复杂设计带来了诸多挑战。

首先，T细胞极为脆弱，贴附于表面时会发生不可预测的变化，因此需制备凝胶将其悬浮固定，以减少运动，便于样本定位和成像。同时，这些细胞对光极为敏感，要求采用光片显微镜特有的低光剂量模式，并配备高灵敏度探测器。

其次，系统需在极高速度下运行，同时保持灵敏度。Ponjavic博士谈及此前的相机方案：“我们使用了一台增强型高速相机，但增强器存在像差和量子产率低等问题。我希望能构建一个更稳健、在高速下更灵敏的配置。”因此，需要一台兼具超高速度、高量子效率(QE)和低噪声水平的相机。

最后，这种超分辨率单分子定位光片系统对相机提出了灵活性的要求，这源于基于振镜的OPM光片在凝胶中进行扫描、高速成像的需求、实现纳米级分辨率所需的大量帧数、极低的信号水平等多重因素。

“我追求的是高速成像，且不牺牲灵敏度，而[Kinetix]做到了这一点。” —— Aleks Ponjavic博士

解决方案

Kinetix sCMOS相机是此成像系统的理想解决方案，它集95%峰值量子效率、亚电子级读出噪声和极高速率于一身。

这种组合使Kinetix相机极具灵活性，能够在大视场范围内以低噪声实现高速成像，非常适合动态活样本和流式细胞术等快速技术。Ponjavic博士与我们分享了他的使用体验：“我想要的正是高速而不牺牲灵敏度，而它完美实现了这一点。”