光片荧光显微镜（LSFM）在成像大型清除组织方面具有独特优势，但其在厘米级样本上实现高各向同性分辨率常受限于扫描速度慢和像差问题。本文介绍了一种紧凑型高速光片显微镜，通过轴向扫描光片技术，结合像差校正设计，实现了在折射率1.33至1.56的清除组织中达到850纳米各向同性分辨率，样本尺寸可达1立方厘米。该系统利用商用光学元件，如空气物镜和弯月透镜，通过凹面镜校正光片场曲，并将成像速度提升至每秒100帧，显著提高了大样本高分辨率成像的效率和精度。实验验证覆盖了从亚细胞结构到厘米级样本的多尺度成像，展示了在神经科学和血管研究中的广泛应用潜力。

本研究成果由Mostafa Aakhte、Gesine F. Miller、Lennart Roos、Joe Li、Torben Gopel、Kurt R. Weiss、Aleyna M. Diniz、Jan Wenzel、Markus Schwaninger、Tobias Moser和Jan Huisken共同完成，论文题为“Isotropic, aberration-corrected light sheet microscopy for rapid high-resolution imaging of cleared tissue”，于2025年11月在《Nature Biotechnology》期刊在线发表。

重要发现
01核心贡献
本研究开发了一种新型光片显微镜，核心突破在于实现了高速、各向同性的高分辨率成像。传统光片显微镜在成像大型清除组织时，轴向分辨率往往低于横向分辨率，且受像差影响严重。本系统通过轴向扫描光片显微镜（ASLM）框架，结合像差校正技术，将分辨率提升至850纳米各向同性，覆盖样本尺寸达1立方厘米，折射率兼容范围广（1.33-1.56）。这一成果解决了大样本成像中分辨率与速度难以兼顾的难题，为生物医学研究提供了强大工具。

场曲校正是另一大创新。通过将ASLM单元中的平面镜替换为凹面镜，光片场曲从20微米降至1微米以内，使有效视野扩大一倍。实验通过成像200纳米金纳米颗粒测量点扩散函数（PSF），验证了各向同性分辨率在全视野的均匀性。

速度优化方面，系统引入闭路反馈控制语音线圈运动，通过位置传感设备（PSD）实时监测并校正扫描波形，将成像速度提升至100帧/秒。实验以清除小鼠脑组织为例，在40赫兹下实现了亚微米级血管结构清晰成像，证明了高速下的分辨率稳定性。

结论表明，该系统在保持各向同性分辨率的同时，显著提升了成像速度和视野范围，为连接组学、血管网络研究提供了可靠平台。

创新与亮点
01突破的成像难题
传统光片显微镜在大型清除组织成像中面临三大挑战：各向异性分辨率、像差导致的视野边缘质量下降以及低速扫描限制吞吐量。本研究通过创新光学设计，一举攻克这些难题。首先，轴向扫描光片技术将轴向分辨率提升至与横向分辨率一致，实现了真正的各向同性成像。其次，球差和场曲校正技术消除了像差影响，使衍射极限性能覆盖全视野。最后，语音线圈闭路控制将成像速度推至100帧/秒，远超此前技术的10赫兹上限，为大样本高通量成像奠定基础。

03生物医疗价值
在生物医学领域，该技术实现了全器官亚微米结构无损成像。例如，小鼠耳蜗连接组学分析中，能够精确计数神经元突触，推动听觉机制研究；小鼠脑血管成像可量化动脉分支形态，为血管病变提供新见解。技术兼容多种清除方法（如3DISCO、EZ Clear），支持多色标记，在发育生物学和疾病模型中具有广泛应用前景。

总结与展望
本研究成功开发了一种高速、各向同性校正的光片显微镜，通过像差控制和扫描优化，实现了清除组织的高分辨率快速成像。系统在厘米级样本上达到850纳米各向同性分辨率，折射率兼容范围广，成像速度达100帧/秒，为生物大样本研究树立了新标杆。未来，该技术可进一步整合多方向照明以减弱条纹伪影，或结合智能旋转优化成像角度，提升复杂组织适用性。随着sCMOS相机技术的发展，成像速度有望继续突破，推动其在临床诊断和动态观察中的应用。这一成果不仅深化了对生物结构的理解，也为光学成像领域提供了可推广的低成本解决方案。

DOI:10.1038/s41587-025-02882-8.