研究人员开发新型荧光显微镜 利用结构照明在宽视场范围内进行快速超分辨率成像

德国比勒费尔德大学日前开发出一种荧光显微镜，利用结构照明在宽视场范围内进行快速超分辨率成像，其主打“观测活体细胞”，并支持“高速成像”，据称“可同时捕捉多个活细胞的高分辨率图像，有助于分析不同药物及其组合对人体的影响”。 　　

研究人员 Henning Ortkrass 声称，这款显微镜是研究慢性病患者及老年人药物的 EIC Pathfinder OpenProject DeLIVERY 项目一部分，该项目旨在开发一个平台，用于研究个体患者的多重用药情况。 　　

据悉，这种新型显微镜基于超分辨结构照明显微镜(SR-SIM)，利用结构化的光模式激发样品中的荧光，实现超越光衍射极限的空间分辨率，该显微镜相当适合活细胞成像，其采用低功耗激发，而传统显微镜成像功耗较大，容易对样本自身产生伤害。 　　

为了实现宽视场的高分辨率，新型显微镜利用 AI，从一组原始图像中重建超分辨图像。这些原始图像是通过使用一组六根光纤，以正弦条纹图案照射样品获得，从而令分辨率提高了两倍，同时还能实现快速成像，并与活细胞成像兼容。 　　

经过查询得知，目前相关成果已经发布在 Optica 出版集团的《光学快报》(Optics Express)杂志上，研究表明，该仪器在肝细胞成像测试中，视场可达 150 x 150 μm²，成像速率高达 44 Hz，同时保持小于 100 nm 的时空分辨率。 　　

研究人员同时在杂志中展示了新型显微镜装置对固定的多色染色肝细胞进行的成像。图像显示了细胞的微小膜结构，这些结构小于光的衍射极限。 　　

报道称，使用这种新型显微镜，研究人员可以在离体细胞上测试单个药物组合，然后进行超分辨率成像，观察细胞膜特征或细胞器的动态变化。大视场可以提供有关细胞反应的统计信息，这些信息可用于改善个性化医疗保健，它还可用于非常重要的高分辨率临床应用。 　　

研究人员下一步计划将该显微镜装置应用于肝细胞的活细胞研究，以观察接受多种药物治疗的细胞的动态变化。他们还计划改进图像重建过程，以完成对获取的原始数据进行实时重建。