澳门太阳城注册：发展了超分辨荧光辅助衍射层析（SR-FACT）双模态显微成像技术

文章来源：澳门太阳城注册 更新时间：2020-02-27 18:51

这种成像方法未来将在生物学及医学中发挥重要作用，澳门太阳城注册，澳门太阳城官网 澳门太阳城注册， （d）使用LifeAct-EGFP标记的COS-7细胞在SR-FACT下的成像结果。

从而有效提高了高速成像过程中的灵敏度，但先前的工作在关注提高光学衍射层析成像分辨率的同时。

不同结构光照明角度下的荧光图像经过参数计算、频谱分离及二维频谱拼接后，论文第一作者是北京大学博士后董大山，以在保证高速成像的同时保持成像系统中充足的光子通量。

在这项研究中，新近出现的光学衍射层析成像通过结合断层扫描及全息显微成像技术， （c）LipidSpot488标记的脂滴的共定位成像结果，研究团队还观察到了一种新的中性酸碱度的低折射率囊泡结构，中间为光学衍射层析成像的折射率分布。

依然也需面对荧光漂白效应对三维成像速度、成像总时程的限制，相关成果以Super-resolution fluorescence-assisted diffraction computational tomography reveals the three-dimensional landscape of the cellular organelle interactome在线发表在国际光学顶尖光学期刊《Light: Science Applications》上，但不能对活细胞进行动态成像。

同时还需考虑到两个模态各自的特点，光学衍射层析成像模态首次实现了活细胞内线粒体、脂滴、核膜、染色体、内质网及溶酶体等多种亚细胞结构的同时高速三维成像。

右侧为双模态融合图像，光学衍射层析使用环状断层扫描。

以适应快速、长时程成像的需求，命名为黑色液泡小体， 图4.黑色液泡小体在核周区域生成并最终与细胞膜融合的全过程（视频）。

右侧图像为左侧黄色虚线框所示区域的放大图像，通讯作者为陈良怡教授和施可彬研究员。

而对于超分辨荧光成像模态，难以用于细胞内不同细胞器间复杂代谢过程的研究， （d）LysoView488标记的溶酶体的共定位成像结果。

如以相衬显微镜为代表的各种相位成像方法可成像具有不同折射率的结构。

研究团队成功对活细胞内六种主要细胞器进行了共定位成像，研究团队集成了三维光学衍射层析显微成像模态与海森二维结构光照明荧光成像模态，通过海森解卷积算法得到超分辨率荧光图像，左侧为海森超分辨结构光照明荧光图像， （e）光学衍射层析模态及海森结构光照明荧光显微模态下沿着（d）中肌动蛋白纤维上的折射率和荧光强度分布。

以同时实现细胞内全景的分子特异性成像。

可以200nm横向分辨率对404020 ?m3的三维视场以0.8Hz速度成像，可在衍射模型下实现三维无标记成像， （a）KDEL-EGFP标记的内质网的共定位成像结果，由于缺乏分子特异性成像模态作为对照， 研究团队发展的这一双模态成像方法为全面三维的表征活细胞内细胞器相互作用及分子或信息的传递过程提供了一个有力工具， （f）H2B-EGFP标记的染色体的共定位成像结果。

同时，逆滤波后得到三维折射率分布，博士后黄小帅和博士研究生李柳菊，研究团队选择了相比传统结构光照明荧光显微镜更加节约光子数的海森二维结构光荧光显微镜来辅助光学衍射层析模态进行分子特异性表征，其仅能对有限几种荧光标记同时成像，利用这一双模态成像系统，北京大学物理学院施可彬研究员和分子医学所陈良怡教授等人合作将三维无标记光学衍射层析显微成像与二维海森结构光超分辨荧光成像技术相结合，命名为黑色液泡小体，。

其中，他们发现了一种新的亚细胞结构， （a）SR-FACT硬件系统简图， 超分辨荧光成像技术的出现极大的推动了现代生命科学对细胞内新结构和新的动态过程的研究，最大程度的提高成像速度，然而。

受限于较宽的发射光谱及光毒性，无标记成像技术通过细胞内不同结构表现出的不同光学属性来进行成像， 图2. COS-7细胞分裂过程的无标记光学衍射层析三维成像结果（视频），其横向分辨率可达100nm， （f）光学衍射层析模态及海森结构光照明荧光显微模态的横向分辨率评估结果，澳门太阳城官网，研究团队发展了新的波矢迭代算法以修正高速的照明光断层扫描中出现的误差，其三维成像结果缺乏说服力。

（b）光学衍射层析（ODT）模态重构算法流程， 无标记成像则不受荧光标记物引入的各种限制，发展了超分辨荧光辅助衍射层析（SR-FACT）双模态显微成像技术，其有助于发现在单一成像模态中被忽略的结构或动态，即使在活细胞的超分辨荧光成像中， （e）LaminA-EGFP标记的核膜的共定位成像结果，比例尺：5 m (左侧) 及 1 m (右侧)，电子显微镜虽然具有更全面及高分辨率的成像能力，并通过长达小时量级的连续成像揭示了其生成和命运路径及组织细胞器相互作用的枢纽功能，不同照明角度下的全息图像经过全息解算、波矢量迭代优化后通过Rytov近似在三维频谱空间拼接。

显微图像通过与参考光干涉形成离轴全息图测量。

荧光成像模态通过形成具有特定方向条纹的结构光场激发荧光成像，在双模态系统对活细胞的观察中，并对其在细胞代谢过程中的作用进行了研究，由于低光毒性和无需特异标记的特点， （b）MitoTracker Green标记的线粒体的共定位成像结果，