蘇州醫(yī)工所在超分辨光學(xué)顯微成像研究中取得突破

　　遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨光學(xué)顯微技術(shù)具有非侵入性、活體細(xì)胞檢測(cè)能力，是生物學(xué)領(lǐng)域中研究亞細(xì)胞精細(xì)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)的重要工具。然而，現(xiàn)有的超分辨顯微技術(shù)，大多存在時(shí)間分辨率較差、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。近年出現(xiàn)的基于光學(xué)漲落信號(hào)的超分辨顯微技術(shù)（Super-resolution Optical Fluctuation Imaging（SOFI）），具有照明強(qiáng)度低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣等特點(diǎn)，但大部分SOFI超分辨顯微成像的時(shí)間分辨率較差，大多為幾秒至幾十秒，不利于對(duì)活體樣本進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所張運(yùn)海課題組的姜杉等研究人員，在國(guó)際上首先提出對(duì)傳統(tǒng)SOFI算法的光學(xué)漲落信號(hào)提取過程進(jìn)行改進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)了時(shí)間分辨率的提高。該技術(shù)通過消除熒光量子點(diǎn)的不穩(wěn)定性以及探測(cè)器讀出噪聲對(duì)SOFI處理結(jié)果的影響，提升了光學(xué)漲落信號(hào)的提取效率，大幅度提高了SOFI超分辨顯微成像技術(shù)的時(shí)間分辨率，有利于推動(dòng)超分辨顯微技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

　　圖1中給出了檢測(cè)利用量子點(diǎn)標(biāo)記的生物樣本時(shí)，平均25張?jiān)紙D片和改進(jìn)后的SOFI處理結(jié)果。該研究基于倒置熒光顯微鏡，使用商用熒光量子點(diǎn)QDot525對(duì)固定細(xì)胞內(nèi)的微管進(jìn)行標(biāo)記，利用sCMOS相機(jī)記錄寬場(chǎng)顯微圖像。對(duì)比圖1中的 a)和b)可以看出，利用改進(jìn)后的SOFI算法處理25張?jiān)紙D片時(shí)，可以產(chǎn)生一張信噪比較好的SOFI處理結(jié)果，SOFI的空間分辨能力提高比較明顯，原始圖片和處理后的圖片相似度高。經(jīng)過SOFI處理后的平均半高寬達(dá)到100 nm左右，同時(shí)能夠分辨兩個(gè)距離為130 nm的量子點(diǎn)。從以上結(jié)果可以看出，僅利用25張?jiān)紙D片，就可以產(chǎn)生比較理想的SOFI處理效果。在時(shí)間分辨率方面，突破了此前利用商用量子點(diǎn)的時(shí)間分辨率記錄4.5 s，達(dá)到了1.25 s。

　　以上成果已經(jīng)在Optics Express上發(fā)表。該工作得到了國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目（超分辨顯微光學(xué)關(guān)鍵部件及系統(tǒng)）以及江蘇省六大人才高峰資助項(xiàng)目和蘇州應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目的支持。