新型顯微技術(shù)成功用于生物醫(yī)學(xué)研究

中科院西安光機(jī)所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姚保利研究組，將基于數(shù)字微鏡器件和LED照明的顯微技術(shù)成功用于生物醫(yī)學(xué)研究，從而為深層生物樣品大面積快速三維成像提供了一種新的技術(shù)手段。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然》子刊《科學(xué)報(bào)告》雜志上。

大到宇宙，小到分子，看得更遠(yuǎn)、更細(xì)、更清楚是人類不斷追求的目標(biāo)。為突破光的衍射極限，近年來出現(xiàn)了不少光學(xué)超分辨方法，如光激活定位法、隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)法、受激發(fā)射損耗法等。但這幾種超分辨成像技術(shù)速度較慢，而且需要一些特殊染料標(biāo)記樣品。另外一種方式是使用結(jié)構(gòu)光照明的顯微技術(shù)(SIM)。它使用特殊調(diào)制的光場照明樣品，通過空間頻譜處理的方式獲得超分辨圖像。目前，只有美、德、英、日等幾個國家掌握該技術(shù)，我國在這方面相對滯后。

據(jù)了解，姚保利研究組首次提出并實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)字微鏡器件和LED照明的SIM技術(shù)。與激光干涉照明SIM技術(shù)相比，該技術(shù)能夠獲得更高的空間分辨率、更快的成像速度和更好的圖像質(zhì)量，而且大大降低了裝置的復(fù)雜性和成本。經(jīng)測定，系統(tǒng)的橫向分辨率達(dá)90納米，是目前國際上同類技術(shù)的最好水平。

此次研究組與第四軍醫(yī)大學(xué)和德國康斯坦茨大學(xué)合作，利用該系統(tǒng)成功獲得了牛肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞線粒體和小鼠腦神經(jīng)元細(xì)胞的超分辨圖像，并且實(shí)現(xiàn)了小鼠腦神經(jīng)元細(xì)胞和植物花粉的三維光切片成像，其成像深度和成像速度比當(dāng)前同類切片顯微技術(shù)均提高了約10倍。