分子成像黑客使相机“更快”

莱斯大学新技术抓住图像的化学过程发生的速度比大多数实验室相机可以捕捉他们。

技术,超级时间分辨率显微镜(STReM),研究人员可以查看和收集有用的信息关于荧光分子在帧速率快20倍比典型的实验室相机通常允许。

大米化学家克里斯蒂兰德斯和她的团队的工作,随着水稻电气工程师凯文·凯利,发表在美国化学学会的物理化学快报》杂志上。

水稻研究者开始曾获诺贝尔奖的显微镜技术视图对象喜欢分子“超级分辨率”——也就是说,事情在衍射极限小于大多数显微镜都能看到。

“超分辨率显微镜让我们形象事物小于可见光波长的一半——250纳米左右,”兰德斯说。但她指出一个障碍:“你不能拍照的东西比你的帧速率更快,”她说。

大米实验室的新增强,它使用一个旋转相位掩模在每个相机帧编码快速动力学,将帮助研究人员了解过程,发生在界面吸附和解吸的蛋白质或分子的轨迹沿着二维表面。

典型的电荷耦合器件(CCD)相机最大帧速率是10到100毫秒,兰德斯说。而其他技术,如电子显微镜可以看到subnanoscale材料,超分辨率显微生物分子等脆弱的样品有一个明显的优势:它不灭绝他们。

技术操纵光的相位给图像探测器更复杂的形状。这个过程以前被其他研究人员用来编码的对象是在三维空间内的二维图像。

大米实验室的贡献被操纵阶段要注意,随着时间的推移,它也可能缓慢图像帧内编码更快的时间分辨率。因此,集团设计并建造了一个旋转相位掩模。由此产生的图像捕捉动态事件发生的速度比相机的内在的帧速率。每个图像的形状在一个框架有效地给它一个独特的时间戳。

这项技术利用显微镜的特点熟悉的人过一个模糊的情况。点扩散函数的测量图像的形状都在关注。当受试者一样小单分子,容易发生转移的焦点,和由此产生的模糊的大小和形状可以告诉研究人员从焦平面的主题是多远。Phase-mask工程可以简化focus-dependent模糊检测通过引入不同的点扩散函数。在电影中他们看起来像杠铃的叶和旋转对焦点。

STReM使用点扩散函数变化的旋转面具收集时间信息,兰德斯说。与新技术,叶的变化的角度揭示了时间事件发生在每一帧。

“目的是让科学家研究快过程而不需要购买更快和更加昂贵的相机,“大米研究生Wenxiao Wang表示作者的论文。“这涉及到从单一图像中提取更多的信息。”

兰德斯,最近获得了ACS的著名的早期生涯的奖项在实验物理化学为她工作整合超分辨率显微镜与信息理论来理解蛋白质分离,说设计和建造成本机制实验室只有几百美元,购买更快的相机的成本的一小部分。相位掩模是根据凯利,画在他的贡献水稻单像素相机设计的变厚度相当于一块塑料扭曲光CCD的途中。

“单像素相机,像我们做抗压分析,”兰德斯说。“静态相位掩模,三维信息压缩成一个二维图像。在这种特殊情况下,压缩速度信息到一个相机帧速率慢。它的像素来获得更多的信息。”

来源:

故事从莱斯大学。原来的文章中写的迈克·威廉姆斯。请注意:上面的内容可能是编辑,以确保其符合技术网络的风格和长度的指导方针。188金宝搏备用

参考:

王,W。沈,H。,双B。霍恩,b。Tauzin表示,l . J。,Moringo: A。,…兰德斯,c f (2016)。超级temporal-resolved显微镜(STReM)。物理化学杂志上的字母,7(22),4524 - 4529。doi:10.1021 / acs.jpclett.6b02098