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新突破!高通量超分辨显微成像探测灵敏度提升两个数量级

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近日,哈工大仪器学院研究团队在生物医学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。团队提出基于计算光学成像的新一代高通量三维动态超分辨率成像方法,突破了现有显微成像技术在高通量视场、高空间分辨率和高时间分辨率等难以兼顾的难题。研究成果以《通过增强荧光涨落检测实现高通量超分辨率成像》为题,在线发表于国际权威杂志《自然光子学》。

SOFI是一种经典的基于统计学的超分辨方法,其限制主要在于需要1000帧以上的原始图像用于重建,因此难以满足对于大视场和细胞器瞬时动态等研究的高通量成像需求。团队提出了自相关两步解卷积超分辨成像(SACD)。SACD在计算超分辨统计量前对原始图像进行预解卷积,这一独特的处理增强了荧光信号的开关对比度,更高效地利用信息,从而缩减了重建所需的原始图像数量。随后再将解卷积作为后处理步骤,进一步提升空间分辨率。最终,SACD可以将重建所需原始图像数量缩减两个数量级以上,并使空间分辨率提升超过两倍多。

通过充分利用原始图像中的荧光涨落信息,SACD打破了现有超分辨技术的通量限制以及需要特殊光学控制的设备限制,同时还能够直接应用于现有商业化共焦荧光显微镜系统(或其他任何荧光系统)中,有助于低成本、高通量地进行相关生物医学研究,有望成为生物学家分析细胞结构和瞬态动力学的常规仪器。

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