分辨率提高3倍！多色超分辨结构光照明显微鬼成像研究获新突破

　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部韩申生研究员、刘震涛副研究员团队在多色超分辨结构光照明显微鬼成像方面取得突破，为生命科学、材料科学等领域的研究提供了全新的工具与视角。相关研究成果以“Multicolor super-resolution structured illumination microscopy based on snapshot spectral ghost imaging via sparsity constraints”为题，发表于ACS Photonics。
 

　　超分辨多色荧光显微在活细胞成像、医疗诊断等方面有重要的应用前景。结构光照明显微镜(SIM)因其采用宽场照明的方式更适合多色活细胞成像。但传统的多色SIM成像需对各光谱通道图像分时序采集，降低时间分辨率，或利用多相机同时采集会增加系统复杂度和成本。
 

　　针对上述难题，研究团队开发了一种新型的多色结构光照明超分辨显微技术，将结构光照明显微镜与快照式鬼成像光谱相机(GISC Spectral Camera)相结合，利用结构光照明和荧光信号的稀疏先验来提高空间分辨率，利用鬼成像光谱相机的单次曝光多色成像优势来提高时间分辨率。
 

　　实验上搭建了一套结构光照明三色荧光显微鬼成像装置，实现了对荧光微球和荧光染色细胞的超分辨成像，空间分辨率超衍射限约2.65倍，多色成像的时间分辨率相比传统结构光照明显微镜提高3倍。该技术成功应用于玉米茎细胞样品的超分辨成像，清晰解析了相邻细胞器的精细结构。其高效的多色单曝光的成像能力，有望对细胞器相互作用、药物递送等动态过程实现实时观测。
 

　　“鬼”成像又称双光子成像或关联成像，是一种利用双光子复合探测恢复待测物体空间信息的一种新型成像技术。传统的光学观察是基于光场的强度的分布测量，关联光学则基于光场的强度的关联测量，并且现有的成像技术主要利用光场的一阶关联信息(强度与位相)，而经典“鬼”成像利用的光场的二阶关联被认为是一种强度波动的统计相关。简而言之，“鬼”成像就是让一台高分辨率照相机为一个它本身并不能看到的物体成像。
 

　　下一步，研究团队将继续深耕基础理论研究，探索更多可能性，争取早日实现从实验室到市场的转化，推动该技术的推广应用。
 

　　素材来源：中国科学院上海光学精密机械研究所