科研进展简报

超分辨光学成像研究取得新进展——适用于大视场超分辨定位成像的高功率均匀照明方案

来源:武汉光电国家实验室(筹)    作者:生物医学光子学功能实验室    发布时间:2017年06月21日

        超分辨荧光成像是本世纪显微光学成像领域最重要的突破之一,被授予了2014年诺贝尔化学奖。其中,超分辨定位成像是一种代表性的超分辨荧光成像技术。该技术在全内反射荧光显微镜(TIRF)的基础上,将单分子成像与高精度分子定位算法相结合,实现了20~30 nm的超高空间分辨率,为生物医学研究提供了前所未有的机会。但是,常规的超分辨定位成像系统,由于使用弱光探测器EMCCD进行单分子成像,其成像视场大多局限在30 μm ´ 30 μm左右。另外,由于使用高斯光斑进行单分子荧光激发,常规超分辨定位成像系统的空间分辨率通常是不均匀的:视场边沿的分辨率比视场中心的分辨率通常低很多。因此,如何在保证均匀的成像分辨率的同时,增大成像视场,实现大视场超分辨定位成像,是近年研究的热点。

        在武汉光电国家实验室(筹)Britton Chance生物医学光子学研究中心黄振立教授的指导下,2013级博士生赵泽宇提出了一种适用于大视场超分辨定位成像系统的高功率均匀照明方案,实现了基于落射式照明的大视场超分辨定位成像系统。该系统在提供均匀的空间分辨率(40 nm)的同时,成像视场可以高达221 μm ´ 221 μm,是常规超分辨定位成像视场的50多倍,是目前文献中报告的最大成像视场的5倍左右。该方案除了可以满足大视场成像所需要的高功率要求外,还输出了方形匀化光斑来配合弱光相机中的方形探测器形状。2017年6月2日该研究成果发表在Optics Express, Vol. 25, Iss. 12, pp. 13382-13395。

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图.照明光斑均匀性(a-b)以及COS-7细胞的大视场超分辨定位成像结果(c-d)。c图中的标尺为50mm