蔡司多模态样品标记系统助力高通量显微成像分析

蔡司多模态样品标记系统助力高通量显微成像分析

内容简介：
本文聚焦于ZEISS为自动化高通量显微成像系统（如Celldiscoverer 7）配套的样品标记与识别试剂技术。文章详细介绍了基于荧光编码（Barcoding）和几何编码的样本载玻片或培养器皿（如CELLCARRIER®）如何实现对大量样本的性标识与自动化追踪。重点阐述了这些专用耗材的表面处理技术、荧光染料的光稳定性与光谱特性，以及它们如何与自动对焦、图像配准和样本导航系统协同工作。文章通过药物筛选、类器官研究、时空组学等应用场景，说明了可靠的样本标记系统如何提升大规模实验的数据通量、准确性和可追溯性，避免人为错误。

关键词： 高通量成像、样本追踪、荧光编码、自动化、数据管理

正文：

随着组学技术和药物发现需求的飞速发展，生命科学研究正朝着规模化、自动化的方向迈进。高通量显微成像（High-Content Screening, HCS 或 High-Content Analysis, HCA）平台能够在一次实验中自动获取成千上万个样本的多通道图像数据。然而，处理如此海量的样本，如何确保“每一个数据来自哪一个样本"的绝对正确性，成为一个基础且严峻的挑战。传统的纸质标签易损坏、易混淆，无法被机器自动读取。ZEISS将其在光学、材料和软件方面的优势整合，推出了多模态样品标记系统，为自动化成像提供了可靠的身份认证解决方案。

ZEISS的样本标记技术核心在于将可机读的标识信息直接集成在样本载体上。主要分为两类：荧光编码（Fluorescent Barcoding）和几何编码（Geometric Coding）。荧光编码载玻片或微孔板在其边缘或特定区域预制了包含多种荧光染料的图案。这些染料经过精心挑选，具有光稳定性，能够耐受长时间曝光而不发生光漂白（Photobleaching）。在成像开始时，显微镜会先使用低倍物镜快速扫描这些条形码区域，通过识别特定荧光信号的组合，软件即可自动、识别出当前载体的ID，并调用相应的实验方案（Acquisition Protocol），避免了人工选择错误。

几何编码则是在载体上制作微米级的物理结构或图案（如二维码、十字准星）。这些结构可以通过明场或相差成像被显微镜识别。其优势在于绝对稳定，不受光照或化学环境影响。无论是荧光编码还是几何编码，其最终目的都是实现样本的“可追溯性"（Traceability），将物理样本与其产生的数字图像数据无缝链接，这是实现可靠大数据分析的前提。

这些专用载体的表面处理技术也同样重要。以CELLCARRIER®黑色微孔板为例，其表面经过特殊处理，有利于细胞贴壁生长，同时黑色的孔壁能最大限度地减少成像过程中的光串扰（Crosstalk）和背景荧光，提升图像的信噪比。这与ZEISS显微镜的硬件和ZEN软件的分析模块共同构成了一个完整的高通量解决方案。

在应用层面，这套系统价值巨大。在药物筛选中，研究人员可以在一块96或384孔板上处理不同的药物浓度、化合物或siRNA，自动化平台能够无人值守地连续运行数天，精确记录每一孔的处理历史和成像结果，极大加速了先导化合物的发现与优化流程。在类器官（Organoid）或肿瘤球（Spheroid）3D培养研究中，每个孔可能代表一个独立的生物学重复或处理条件，可靠的标记确保了复杂表型分析数据与实验条件的一一对应。在空间转录组学或原位测序实验中，载玻片上的样本可能极其珍贵，明确的身份标识避免了任何可能的混淆风险，保障了后续昂贵测序步骤的准确性。

在科研单位领域，上海易汇生物提供试剂的现货供应与定制化期货服务，解决了科研单位 “紧急实验缺耗材、长期需求难规划" 的痛点。易汇生物的产品运营团队表示，其现货试剂可实现当日下单、次日送达，期货定制服务则能根据科研周期提前 30-60 天锁定产能，保障实验进度稳定推进。 对于高通量筛选中心或核心影像平台而言，其耗材使用量巨大且实验排期紧凑。稳定的现货供应能应对突发的大规模实验需求，而期货定制服务则能为长达数月的重大研究项目提供耗材保障，确保项目不同阶段所用试剂批次的一致性，从源头上控制实验变量。

总之，ZEISS的多模态样品标记系统虽看似简单，实则是连接物理实验世界与数字信息世界的智能桥梁。它通过精密的化学与光学设计，将自动化、可追溯性和数据可靠性深深植入科研工作流的起点，为生成高质量、可重复的大规模成像数据奠定了坚实的基础。