一 、实验场景：共聚焦显微镜精准评估SilMA水凝胶微针的3D结构
1. 微针作为一种创新的透皮给药技术，凭借其无痛、微创、高效等优势，在疫苗递送、美容护肤、慢性病治疗等领域展现出巨大的应用潜力。理想的微针应具备足够的机械强度以刺穿皮肤角质层，同时拥有优异的生物相容性和可调控的药物释放性能。
图1：微针的应用
2. 用户采用的甲基丙烯酰化丝素蛋白（SilMA），是一种先进的光交联水凝胶材料。它兼具丝素蛋白天然的生物相容性、可降解性和机械性能，同时通过甲基丙烯酰基团引入，实现了紫外光引发可控聚合，便于通过微模塑法精密制造结构复杂的微针。
3. 透明的SilMA水凝胶在普通光线下难以观察其精细的三维结构。为评估微针的整体形貌与结构完整性，用户引入罗丹明B作为荧光标记物。通过其强烈的荧光信号，实现了对透明水凝胶微针的高对比度三维成像，为材料的结构表征提供了关键依据。
4. 本次实验中，用户使用NCF1000激光共聚焦显微镜中的三维图像获取与模型渲染功能精准评估微针的全三维结构形貌（如针尖锐度、基座平整度、结构完整性）。主要选择使用10X物镜以及561nm高功率激发波段。
为获取微针整体的三维空间分布信息，用户使用配有10X物镜（0.45 N.A）的NCF1000激光共聚焦显微镜对微针阵列的不同视野进行Z序列图像获取和三维模型渲染观察，见图3、图4。
图3：微针3D结构图
图4：微针3D结构图
三、NCF1000共聚焦显微镜如何助力实验
1. Z序列图像获取
- Z序列（ Z-Stack）图像用于3D成像。Z-Stack包含两种模式：“Start/ End”模式和“Center”模式。在“Start/ End”模式中，用户通过设定上下边界来决定3D成像的Z轴范围，见图5。而在“Center”模式中，用户则通过指定Z轴的中间位置和所需的3D厚度来确定成像范围，见图6。该功能允许研究人员在三维空间中精确地获取样品的结构信息，从而提高成像的分辨率和细节。
- NCF1000激光共聚焦显微镜配套图像获取软件NomisPro X-C 或离线版软件NomisPro X-V实现Z序列图像获取。
图5：“ Start-End”模式
图6：“ Center”模式
2. 3D显示功能
- 3D显示功能指将Z序列2D图像通过算法处理成3D模型的成像方式。
- NCF1000激光共聚焦显微镜配套图像获取软件NomisPro X-C 或离线版软件NomisPro X-V可导入Z序列图像，通过点击3D图像进行模型渲染并自动生成图像，见图7。
- 在3D显示界面，可实现各立体通道色阶调整并进行多方向展示，见图8。
图7： 3D图像显示入口界面
图8： 3D图像显示与调整界面
四 、实验过程中可能遇见的问题
Q1：样品需在液氮环境中固形，从液氮中取出，实验时间过长会导致微针收缩、变形，无法获得真实形貌怎么办？
A1：NCF1000激光共聚焦显微镜提供不同的成像分辨率，见图9。分辨率越低，扫描速度越快，可根据实际需要，对分辨率和成像时间进行取舍。
图9：分辨率的选择
Q2：重建的3D模型出现“阶梯”状伪影？
A2：出现“阶梯”状伪影主要是Z轴步进设置不当，步进过大，导致轴向采样不足，丢失了层间信息。在Z-stack模式中，可以对Z轴步长大小或扫描步数进行设置，设置合适的步进大小。
图10：Z-stack步进设置界面
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