中國科學技術大學成都高等研究院宏觀量子中心研究員王中陽、中國科學技術大學成都光機所量子光學實驗室研究員韓申生 and光學顯微鏡的使用方法，首次聯(lián)合提出利用鬼影成像促進超幀率熒光光學顯微鏡成像的時間率。 這種新方法有望以亞微秒的速率捕獲細胞中發(fā)生的生物過程。 相關研究成果以--為題發(fā)表在英國光學學會會刊（DOI: 10.1364/.6.），并由日本光學學會（The, OSA）同步向媒體發(fā)表作為一項高影響力的研究工作。 晉升。
超分辨率光學顯微鏡通過克服光的衍射極限實現(xiàn)納米級幀速率。 雖然傳統(tǒng)的超高分辨率顯微鏡可以定位細胞中的單個分子并創(chuàng)建超分辨率圖像，但它很難用于活細胞，因為重建圖像需要成百上千幀——這個過程太慢，無法捕捉快速變化的動態(tài)過程。 為解決這一問題，研究團隊在熒光顯微鏡中加入隨機相位調制器，實現(xiàn)對熒光信號的編碼，并將鬼影成像技術與隨機檢測壓縮感知方法相結合，大幅提高圖像信息獲取效率，以及數(shù)量級的數(shù)量減少構建超分辨率圖像所需的采樣幀率。 研究結果表明，僅需對高標簽密度下的單幀熒光圖像進行采樣，即可實現(xiàn)80nm碼率的超分辨光學成像。
數(shù)字。 顯微裝置示意圖及施工結果
據(jù)悉，該研究新方法還結合了2014年獲得諾貝爾獎的三大超幀率技術之一的隨機光學重建顯微鏡（STORM），將STORM的采樣幀率降低了一個數(shù)量級以上震級。 研究結果表明，通過對一個60nm的環(huán)進行成像，該方法僅需10幀圖像就可以重新分布光圖像，而傳統(tǒng)的STORM方法需要多達4000幀圖像才能達到同樣的效果。 該方法還實現(xiàn)了用100幀圖像區(qū)分40nm尺度。 此外，所研究的超差成像顯微鏡不需要高光照強度，有助于減少光漂白和光毒性，有利于長期動態(tài)生物過程和活細胞成像研究。 為此光學顯微鏡的使用方法，這一創(chuàng)新技術有望在生物、醫(yī)學等超高分辨顯微成像研究領域得到廣泛應用。
文章第一作者為北京高等研究院博士研究生李雯雯。 該工作由國家重點研發(fā)計劃（“數(shù)字化診療武器研制”專項）捐贈。
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