蘇州醫(yī)工所在超分辨光學顯微成像研究中取得突破

　　遠場超分辨光學顯微技術(shù)具有非侵入性、活體細胞檢測能力，是生物學領(lǐng)域中研究亞細胞精細結(jié)構(gòu)和細胞內(nèi)生命活動的重要工具。然而，現(xiàn)有的超分辨顯微技術(shù)，大多存在時間分辨率較差、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜等問題。近年出現(xiàn)的基于光學漲落信號的超分辨顯微技術(shù)（Super-resolution Optical Fluctuation Imaging（SOFI）），具有照明強度低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣等特點，但大部分SOFI超分辨顯微成像的時間分辨率較差，大多為幾秒至幾十秒，不利于對活體樣本進行動態(tài)檢測。

　　近期，中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術(shù)研究所張運海課題組的姜杉等研究人員，在國際上首先提出對傳統(tǒng)SOFI算法的光學漲落信號提取過程進行改進，成功實現(xiàn)了時間分辨率的提高。該技術(shù)通過消除熒光量子點的不穩(wěn)定性以及探測器讀出噪聲對SOFI處理結(jié)果的影響，提升了光學漲落信號的提取效率，大幅度提高了SOFI超分辨顯微成像技術(shù)的時間分辨率，有利于推動超分辨顯微技術(shù)在生物學領(lǐng)域的大規(guī)模應用。

　　圖1中給出了檢測利用量子點標記的生物樣本時，平均25張原始圖片和改進后的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QDot525對固定細胞內(nèi)的微管進行標記，利用sCMOS相機記錄寬場顯微圖像。對比圖1中的 a)和b)可以看出，利用改進后的SOFI算法處理25張原始圖片時，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到100 nm左右，同時能夠分辨兩個距離為130 nm的量子點。從以上結(jié)果可以看出，僅利用25張原始圖片，就可以產(chǎn)生比較理想的SOFI處理效果。在時間分辨率方面，突破了此前利用商用量子點的時間分辨率記錄4.5 s，達到了1.25 s。

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