武漢光電研究中心超分辨光學成像研究取得新進展

【中國化工儀器網 技術前沿】為保證常規超分辨定位成像系統的空間解析度均勻，增大成像視場，實現視場超分辨定位成像，武漢武漢光電國家實驗室生物醫學光子學研究中心提出了一種適用於大視場超分辨定位成像系統的高功率均勻照明方案，實現了基於落射式照明的大視場超分辨定位成像系統。該研究成果於6月2日發表在Optics Express, Vol. 25, Iss. 12, pp. 13382-13395。

超分辨熒光成像是本世紀顯微光學成像領域最重要的突破之一，被授予了2014年諾貝爾化學獎。其中，超分辨定位成像是一種代表性的超分辨熒光成像技術。該技術在全內反射熒光顯微鏡(TIRF)的基礎上，將單分子成像與高精度分子定位演算法相結合，實現了20~30 nm的超高空間解析度，為生物醫學研究提供了前所未有的機會。

但是，常規的超分辨定位成像系統，由於使用弱光探測器EMCCD進行單分子成像，其成像視場大多局限在30 μm ′ 30 μm左右。另外，由於使用高斯光斑進行單分子熒光激發，常規超分辨定位成像系統的空間解析度通常是不均勻的：視場邊沿的解析度比視場中心的解析度通常低很多。因此，如何在保證均勻的成像解析度的同時，增大成像視場，實現大視場超分辨定位成像，是近年研究的熱點。

在武漢光電國家實驗室(籌)Britton Chance生物醫學光子學研究中心黃振立教授的指導下，2013級博士生趙澤宇提出了一種適用於大視場超分辨定位成像系統的高功率均勻照明方案，實現了基於落射式照明的大視場超分辨定位成像系統。該系統在提供均勻的空間解析度(40 nm)的同時，成像視場可以高達221 μm ′ 221 μm，是常規超分辨定位成像視場的50多倍，是目前文獻中報告的最大成像視場的5倍左右。該方案除了可以滿足大視場成像所需要的高功率要求外，還輸出了方形勻化光斑來配合弱光相機中的方形探測器形狀。2017年6月2日該研究成果發表在Optics Express, Vol. 25, Iss. 12, pp. 13382-13395。

圖.照明光斑均勻性(a-b)以及COS-7細胞的大視場超分辨定位成像結果(c-d)。c圖中的標尺為50mm

編輯點評

超分辨熒光成像是本世紀顯微光學成像領域最重要的突破之一，對生物醫學研究具有重要意義，武漢光電所實現了基於落射式照明的大視場超分辨定位成像系統，成功突破了常規的超分辨定位成像系統分布不均勻難題，有助於滿足研究大視場成像所需要的高功率要求，為生物研究提供技術支持。

(原標題：超分辨光學成像研究取得新進展 )

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