超分辨率显微轮流鬼成像的速度

研究人员利用先进的成像方法来实现超分辨率显微镜以前所未有的速度。新方法应该能够捕获的细节流程之前不可能发生在活细胞的速度。

超分辨率技术,通常称为nanoscopy,达到纳米级分辨率的克服光的衍射极限。尽管nanoscopy可以捕获的图像单个分子细胞内,很难与活细胞使用,因为需要成百上千的成像帧重建图像——太慢迅速捕捉变化的动力学过程。

视光学协会(OSA)高影响研究》杂志上的研究人员从中国科学院描述他们如何使用非传统的成像方法被称为鬼成像增强nanoscopy的成像速度。结合生产纳米分辨率成像帧使用数量级少于传统nanoscopy技术。

“我们的成像方法可以探测动态发生在毫秒时间尺度空间分辨率的亚细胞结构的纳米-生物过程的空间和时间分辨率,“中洋王说,该研究团队的领头人之一。

结合快速成像的技术

重建新方法是基于随机光学显微镜(风暴),这三种超分辨率技术是公认的2014年诺贝尔奖。风暴,有时也称为用光催化本地化显微镜(PALM),是一种广角技术使用荧光标签之间切换的发光(上)和暗(关上)状态。获得成百上千的快照,每个捕获荧光标签的子集,在给定的时间,允许每个分子的位置确定和用来重建荧光图像。

研究人员变成了鬼成像加快风暴成像过程。鬼成像形式关联的图像光模式与对象交互参考模式,不。单独,光线模式不携带任何有意义的对象的信息。研究人员还使用压缩成像、计算的方法,使图像重建用更少的风险,因为它使用了一个算法来填补缺失的信息。

“虽然风暴需要低密度的荧光标签和许多图像帧,我们的方法可以创建一个使用很少的高分辨率图像帧和高密度的荧光团,”研究团队的领头人之一Shensheng汉说。“也不需要任何复杂的照明,这有助于减少光漂白,光毒性,这可能会危害到它的动态生物过程和活细胞。”

提高成像效率

实施新技术,研究人员使用一种光学组件称为随机相位调制器将荧光从样本转化为一个随机散斑图。编码荧光以这种方式允许非常快的每个像素CMOS相机采集光强度从整个对象在一个单一的框架。形成图像通过鬼成像和压缩成像,这种光强度与参考光模式在一个单一的步骤。结果是更高效的图像采集和减少所需要的帧数形成高分辨率的图像。

研究人员测试了技术利用图像60-nanometer戒指。新nanoscopy方法可以解决环使用10图像帧,而传统的风暴方法需要高达4000帧来实现相同的结果。新方法还解决了与100年的40纳米的统治者图像帧。

“我们希望这种方法可以应用到多种荧光样品,包括那些表现出较弱的荧光比用于这项研究,”王说。研究人员还想让这项技术更快达到video-rate大视场成像,打算用它来获得3 d和彩色图像。

参考
w·李,z, k, z . Liu问:高,j .太阳,刘,汉族,z,“单帧广角nanoscopy鬼成像通过稀疏约束的基础上,“视,6,1515 - 1523 (2019)。DOI: https://doi.org/10.1364/OPTICA.6.001515。

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。