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三维光学超分辨成像:打开活细胞观察新视野(2)

2018-12-19 11:08:31  科技日报    参与评论()人

因此,如何规避现有的瓶颈,捕捉到活体状态下亚细胞、蛋白的运动,成为了课题组要攻克的难题。

洞见新世界探寻生命原理

课题组提出了一种基于非共轴干涉系统的新型光学成像技术。该方法结合了结构光照明显微技术和多角度全内反射照明显微技术,适用于任何荧光染料标记下的超分辨成像。

常规光学显微镜的分辨率具有极限,在可见光照明区域,横向极限分辨率是成像光波长的一半(250-300纳米),轴向上500-600纳米。而结构光照明显微技术只将横向和轴向分辨率上提升了一倍。

课题组巧妙地把多角度全内反射照明引入到结构光照明显微技术中,实现了横向分辨率~100纳米,轴向分辨率~40纳米的三维超分辨成像。

在成像速度提升方面,课题组通过利用变角度倏失场照明下的结构光成像,并结合计算成像模型,使得三维成像速度大大提升。同时由于所需光剂量低,成像速度快,减少了荧光漂白,有利于长时程观测。对活细胞内线粒体和微管的成像结果如图2所示,揭示了它们的三维动态变化。

“对细胞膜附近的细胞器进行三维快速超分辨成像,可以为亚细胞研究提供可能,揭示生命内在规律。”对此,刘旭举了如下例子:过去进行药物效果实验,大多只能通过整体的结果研究来了解药物疗效,而无法研究药物是如何穿透细胞膜,如何运动以及如何相互作用的。未来就可通过MAIM显微镜,了解这些动态过程,从而大大提高各种研究的效率。

这一新颖的成像技术已经研制成仪器,目前正在产业化过程中。

(责任编辑:卢书敏 CN069)
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