生物医学研究人员开发和使用类器官作为研究人类发育和疾病的工具。这些小型实验室培养的培养物模仿人体器官，提供了对组织发育、药物相互作用和其他生化功能的清晰观察，为个性化医疗提供了一种创新方法。
“获取这些器官微型模型的详细 3D 图像，并仔细观察它们在不同条件或刺激下的变化，可以告诉我们很多关于身体如何运作的信息，”教授兼 Price Gilbert Jr. 主席 Shuichi Takayama 说乔治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系华莱士·H·库尔特再生工程和医学博士。“它可以告诉我们疾病如何发展，或者机械力和某些药物如何改变或影响细胞行为。”
诀窍在于获取那些详细的图像。荧光 3D 显微镜有助于改变细胞和亚细胞水平的类器官研究——尽管存在一些缺点。传统方法耗时且不能充分捕捉这些模型系统的快速、动态、有时不可预测的细胞和组织过程。
现在，佐治亚理工学院的一个研究小组已经建立了一个更好的系统，可以实时快速生成高分辨率 3D 图像，提供类器官的定量分析。在 Coulter BME 助理教授 Shu Jia 的带领下，他们定制的显微镜可以用单个相机图像重建全面的 3D 表示。他们在《生物传感器和生物电子学》杂志上描述了他们的系统。
贾的新系统建立在他的实验室在下一代成像系统方面不断增长的工作基础之上。传统的 3D 成像技术依赖于耗时、冗余的基于扫描的技术，这可能导致细胞受损和图像受损。贾的团队开创了一种更快的光场系统，可提供更高的分辨率并将光损伤降至最低。他们的新系统可以做到所有这些，甚至更多。
这张合成图像显示了一个带有染色细胞核的结肠类器官，该类器官是从库尔特部门开发的新系统拍摄的原始图像中重建的。大图显示了从黄色(距焦平面-56.2 微米)到紫色(距焦平面+56.2 微米)的深度颜色编码。插图显示了两个细胞之间 3.65 微米的紧密距离。单张原始图像在 0.1 秒内被捕获。学分：佐治亚理工学院
“这个最新的系统很新颖，因为它完全是为组织和动物规模的成像而定制的，”贾说，他今年早些时候获得了美国国家科学基金会的职业奖。“我们在光学平台上从零开始构建一切。”
在新系统中添加混合点扩散功能使研究人员能够在几毫秒内捕获完整类器官的所有动态荣耀的免扫描记录，而不是使用传统方法几分钟甚至几小时。借助单个相机图像，Jia 的系统可以重建对样本 3D 体积的延时观察。
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