超灵敏海森结构光超高分辨率显微镜研发成功

2025年03月17日 阅读量:120

元素百科成功研发超灵敏海森结构光超高分辨率显微镜。华中科技大学发明了一种超灵敏结构光超高分辨率显微镜-海森结构光显微镜 (Hessian SIM),实现活细胞超快长时间超高分辨率成像,能辨别囊泡融合孔道和线粒体内脊动态。当每秒获得188张超高分辨率图像时,海森结构光显微镜的空间分辨率可达85纳米,可分辨单根头发的1/600到1/800大小结构,所需光照小于三个数量级:共聚焦显微镜的常用光照。同时,该显微镜还实现了细胞“能源工厂”线粒体的超快超分辨成像,首次分析了线粒体融合分裂时的活动,以及线粒体本身的重组过程,可以观察内质网与线粒体相互作用时的动态变化。

受激辐射损失超高分辨率显微镜,获得2014年Nobel化学奖(STED)相比之下,它具有极高的时间分辨率和极低的光毒性,在活细胞超高分辨率成像方面具有显著优势。

敏感海森结构光超高分辨率显微镜的成功验证一方面是基于新偏振旋转玻片阵列、高精度时间控制程序、高值孔径物镜等硬件的独立开发;另一方面是重建算法的创新,首次提出在多维时空中连续生物样本,噪声是构建海森矩阵的完全随机分布的先验知识,指导超高分辨率荧光图像的重建。

超灵敏海森结构光显微镜适用于各种细胞和不同探针的荧光成像。可以说,海森结构光显微镜可用于扫描所有应用点共聚焦显微镜的场景,具有广阔的应用前景。

本研究成果以题为“Fast, long-term, super-resolution imaging with Hessian structured illumination microscopy” Nature以全文形式在线发表 Biotechnology 上。

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