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深圳先進院等在超分辨光學顯微成像方面取得進展

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深圳先進院等在超分辨光學顯微成像方面取得進展

摘要: 　　近日，中國科學院深圳先進技術學習院學習員鄭煒與美國國立衛(wèi)生學習院教授Hari Shroff合作，成功研發(fā)出新型雙光子激發(fā)的超分辨光學顯微成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時具備超分辨光學顯微成像功能和大深度三維成像能力，使 ...

　　近日，中國科學院深圳先進技術學習院學習員鄭煒與美國國立衛(wèi)生學習院教授Hari Shroff合作，成功研發(fā)出新型雙光子激發(fā)的超分辨光學顯微成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時具備超分辨光學顯微成像功能和大深度三維成像能力，使光學超分辨成像深度推進至破紀錄的250微米，相應學習成果Adaptive optics improves multiphoton super-resolution imaging（自適應光學提升超分辨顯微成像）最近發(fā)表在自然-方法（Nature Methods）上，鄭煒是該文的第一作者兼通訊作者。
　　“看得細”和“看得深”是光學顯微成像領域面臨的兩大挑戰(zhàn)，經過科研人員幾十年來的不懈努力，無論是在“看得細”還是“看得深”方面，都涌現(xiàn)了一批創(chuàng)新技術，取得了巨大成功，但是同時具備“看得細”和“看得深”這兩項功能的光學顯微成像技術卻并不多見。
　　在該項學習中，鄭煒等人把具備深層生物組織成像能力的雙光子顯微成像技術(Two-Photon Microscopy， TPM)和具備超分辨成像功能的瞬時結構光照明顯微成像技術(InstantStructuredIllumination Microscopy， ISIM) 有機結合起來，實現(xiàn)雙光子激發(fā)的超分辨顯微成像功能。同時，學習人員又利用自適應光學(Adaptive Optics， AO)技術成功克服了由生物組織引起的波前相位畸變問題，最終實現(xiàn)176納米的橫向分辨率、729納米的縱向分辨率及250微米的探測深度的成像效果。利用該技術，可以對細胞、線蟲胚胎及幼蟲、果蠅腦片和斑馬魚胚胎開展高清晰三維成像學習，成像效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)雙光子成像質量。值得一提的是，由于該技術提高了光子利用效率，從而降低了所需激光功率，可以對線蟲胚胎的發(fā)育過程開展長時間、高清晰的三維動態(tài)觀測。在長達1個小時的連續(xù)三維成像過程中未對線蟲胚胎發(fā)育造成任何影響，該技術對胚胎發(fā)育學習具有重要作用。
　　該學習得到了國家自然科學基金、國家重點基礎學習發(fā)展（“973”）計劃和深圳市海外高層次人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孔雀計劃的項目支持。
　　論文鏈接



　　左圖為果蠅腦片在傳統(tǒng)雙光子成像（2P WF）、雙光子超分辨成像（2P ISIM）和結合有自適應光學的雙光子超分辨(2P ISIM AO)顯微成像結果對比，右上圖為位于膠原凝膠150微米深處細胞三維成像對比，可見無論是橫向還是縱向，新技術的分辨率都有顯著提升。右下圖為線蟲胚胎發(fā)育過程中連續(xù)1小時的三維觀測，細胞正常分裂進程證明了該技術可用于胚胎發(fā)育動態(tài)學習。深圳先進院等在超分辨光學顯微成像方面取得進展  |  責任編輯：蟲子
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