深圳院等成功研发出新型超分辨光学显微成像系统

深圳等成功研发出新型超分辨光学显微成像系统

近日，中国科学院深圳技术研究院研究员郑炜与美国国立卫生研究院教授Hari Shroff合作，成功研发出新型双光子激发的超分辨光学显微成像系统。

该系统同时具备超分辨光学显微成像功能和大深度三维成像能力，使光学超分辨成像深度推进至破纪录的250微米，相应研究成果(《自适应光学提升超分辨显微成像》)最近发表在《自然-方法》(Nature Methods)上。

“看得细”和“看得深”是光学显微成像领域面临的两大挑战，经过科研人员几十年来的不懈努力，无论是在“看得细”还是“看得深”方面，都涌现了一批创新技术，取得了巨大成功，但是同时具备“看得细”和“看得深”这两项功能的光学显微成像技术却并不多见。

在该项研究中，郑炜等人把具备深层生物组织成像能力的双光子显微成像技术(Two-Photon  TPM)和具备超分辨成像功能的瞬时结构光照明显微成像技术有机结合起来，实现双光子激发的超分辨显微成像功能。同时，研究人员又利用自适应光学(Adaptive Optics, AO)技术成功克服了由生物组织引起的波前相位畸变问题，最终实现176纳米的横向分辨率、729纳米的纵向分辨率及250微米的探测深度的成像效果。利用该技术，可以对细胞、线虫胚胎及幼虫、果蝇脑片和斑马鱼胚胎开展高清晰三维成像研究，成像效果显著优于传统双光子成像质量。值得一提的是，由于该技术提高了光子利用效率，从而降低了所需激光功率，可以对线虫胚胎的发育过程开展长时间、高清晰的三维动态观测。在长达1个小时的连续三维成像过程中未对线虫胚胎发育造成任何影响，该技术对胚胎发育研究具有重要作用。

该研究得到了国家自然科学基金、国家基础研究发展(“973”)计划和深圳市海外高层次人才创新创业孔雀计划的项目支持。

编辑点评

该项研究将双光子显微成像技术与顺势结构光照明显显微成像技术有机结合起来，实现了超分辨显微成像功能，同时，提高了光子利用效率，有助于快速对线虫胚胎发育进行三维成像研究，对生物领域胚胎研究工作具有重要意义。