显微镜led光源新型超分辨显微术的最新研究进展

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： 用户1914802652 2018～0611 13:21
    
     17世纪以来，现代生物学的发展与显微成像技术密切相关，但由于受光学衍射极限的影响，传统光学显微成像的分辨率约为入射光波长的一半。科学家们一直在努力寻找一种突破光学显微镜分辨率极限的方法。
    
     随着超分辨显微技术的飞速发展，现有成像技术的缺点越来越明显，如成像分辨率和成像时间都难以达到、观察场有限、操作和维护困难等。CE由于设备越来越复杂。
    
     1)通过增加有效信号的深度，可以更好地获得样品的三维图像，如双光子荧光显微镜。
    
     2)通过减小有效信号的深度，例如等离子体结构照明显微镜(PSIM)和基于芯片的宽场纳米显微镜(CWN)，可以获得样品表面的图像。
    
     介绍了2类新的前沿显微术。它们都利用特殊的材料样品作为载体，有效地调制光，增强样品表面的成像效果。
    
     PSIM是一种基于WeiFF等传统SIM原理的超分辨率显微技术，它采用表面等离子体干涉法（SPI）代替光学干涉法。该技术的关键是表面增强拉曼散射（SERS）的应用。
    
     近年来，SIM以其光毒性低、成像速度快、适合活细胞观察等优点，得到了广泛的应用。然而，传统SIM由于原理上的局限，只能达到衍射极限的两倍左右，PSIM将SIM与可调SPI相结合，采用SPI序列作为新的光源，取代传统SIM中的激光干涉条纹，采用检流计。R扫描实现条纹变化，并通过重建实现传统SIM分辨率的两倍。
    
     图1PSIM技术下直径为100nm的荧光颗粒。（a）常规荧光显微镜；（b）重建的PSI图像；（c）对应的SEM图像；（d-e）a和B图像的傅里叶变换，黄色虚线表示光学传递函数。常规荧光成像的截面强度分布是PSIM重建后的两个轴向分布，绿色和红色是PSIM重建后的两个轴向分布。
    
     1)高分辨率，与传统的SIM和SSIM相比，PSIM具有在不降低帧速和不使用饱和荧光效应的情况下获得高分辨率显微图像的优点。
    
     2）高信噪比，倏逝波在垂直方向上迅速衰减。通过将激发光限制在样品表面上的小区域，可以获得更高的信噪比。
    
     3)成像分辨率不依赖于NA，PSIM原则上不依赖于NA限制，并且通过使用较小的NA物镜，仍然可以获得比SIM更高的分辨率图像。
    
     4)具有广阔的应用前景，PSIM是一种能够解决衍射极限问题、对哺乳动物细胞表面需要观察的样品具有高对比度的成像方法，该技术对高速超分辨领域将产生巨大的影响。
    
     片基连续波网络(Chip-.CWN)又称片状照明超分辨率网络，利用波导与样品界面处的照明光产生的瞬态场，只在表面的很薄部分激发样品，从而削弱背景信息的干扰。在采集信号中实现超分辨率。
    
     CWN技术于2006由Grutin等人提出，并在2017由Dikman等人改进。利用波导片实现了照明光与检测光的完全分离。在原有平面波导的基础上，发展了具有较强可控性的带肋波导和带状波导。如图2所示，将复杂光学函数集成在以波导片为主体的一般平台上。
    
     图2波导芯片a.在原平面波导的基础上进行部分刻蚀可以制作带状波导，在原平面波导上完全刻蚀可以制作带状波导。在两种情况下，波导通道的宽度是25-50。0米
    
     1)波导片的应用使激发光路与显微系统完全分离，在使用中不考虑光路的耦合，大大降低了整个设备的复杂度。
    
     2)波导板利用高折射率材料与周围介质(水或电池)之间的界面处光的全内反射原理来有效地照射样品。
    
     4)由于照明光与成像光的物体无关，因此可以根据需要更换具有不同放大率/分辨率的物体透镜。
    
     5)由于该技术的高效率，使用NA小物镜不仅可以获得更大的视场，而且保证了图像的分辨率不会太差。
    
     Diekmann等人利用ESI和直接STORM(dSTORM)两种互补的技术，论证了基于波导芯片的超分辨率荧光显微成像技术的功能，解决了超分辨率显微成像技术的不足，提高了应用范围。超分辨显微系统的离子性能此外，该技术为研究人员提供了新的思路，基于芯片的激光产生、滤波和调制技术将为超分辨显微术的发展带来新的动力。光子集成电路将在未来的超分辨显微术领域中取得巨大的飞跃。
    
     荧光的基本物理尺寸包括强度(反射荧光浓度)、波长(吸收和发射光谱)、时间(荧光衰减寿命)和极化(由偶极取向产生)。超分辨率领域的研究仍处于起步阶段。
    
     2014年，Walla研究小组提出了偏振调制超分辨率(SPoD)技术，该技术无需结构光照明、开关调制和闪烁荧光，通过偏振调制和偏振角减小实现超分辨率成像。奥贝将偏振引入超分辨显微成像领域，利用SPEED反褶积算法对偏振调制数据进行解调，重建超分辨图像，虽然可以实现超分辨，但偶极子方向信息会丢失。重建过程中。
    
     此外，关于SPoD是带来超分辨率还是SPEED重建算法带来超分辨率还存在争议。在2015年，Keller等人对此提出质疑并评论了本文：使用荧光偏振不能实现进一步的超分辨率。根据凯勒的观点，瓦拉的团队通过新的实验为自己的工作辩护。关于偏振调制是否能够带来超分辨率信息，仍然存在争议。
    
     2016年10月31日，北京大学西鹏研究小组及其合作者提出了一种新的基于极化偶极子方位的SDOM技术，用稀疏增强反褶积算法代替速度算法，偏振调制是否能带来更多的超分辨率。从荧光强度和荧光各向异性两方面考虑了稀释信息。该技术完全解决了上述问题，并在达到相同强度分辨率的条件下进一步获得偶极子方向信息。
    
     另一种偏振超分辨技术主要是基于单分子成像。在极坐标dSTORM中，为了保持单分子定位的高信噪比，t.利用两个检测通道测量平面取向的偶极子取向信息，忽略了单偶极子的摆动信息，通过计算单分子在各帧中的方位和位置，实现了单分子取向和取向的测量。可以达到教学效果。
    
     用偏振超分辨荧光显微镜观察了Hafi、Zhanghao和Cruz研究中海马切片、哺乳动物细胞和酵母细胞。
    
     与其他超分辨率技术相比，偏振技术具有在不牺牲成像速度和毒性的情况下获取超分辨率信息的优点，并且可以容易地与现有的成像系统结合而不影响原始系统的性能。未来的荧光偏振超分辨显微镜可以在更多的生物领域发挥作用。
    
     还有一种突破衍射极限的方法，不用依靠光学技术，在存在衍射极限的情况下人工放大生物样品，观察更微妙的结构信息。这就是我们将要讨论的用化学方法物理学的方法。CARI放大超分辨率成像的扩展样本。
    
     陈等人提出了扩展样本显微术（EXM）的概念。2015。这项技术利用高吸水性分子的溶胀特性来物理放大样品，以达到超分辨率显微镜。这种高吸水性分子的最常见用途之一是婴儿尿布。我们知道，气球越大，气球就越薄。也就是说，如果我们想要使样品更大，我们需要降低由细胞中的超吸收分子形成的网络的密度。更大的问题是在溶胀过程中，细胞不能向各向同性扩展，导致细胞结构变得极不稳定，没有观测意义。
    
     研究人员一直在努力寻找一种在肿胀过程中保持细胞稳定的方法。另一种方法是使用另一种高吸水性聚合物凝胶，在样品随着吸收剂分子的膨胀加倍后，破坏凝胶，通过破坏原始吸收性分子之间的交联来保持样品结构的稳定性。然后将样品再次膨胀以进一步扩大其尺寸，结果，可以将样品放大到约20倍，分辨率为25nm。
    
     EXM廉价、快速、分辨率高。超分辨显微成像是超分辨显微成像技术的重大突破，可以达到常规超分辨光学显微镜所能达到的效果。与原始的超分辨技术相比，其样品制备要求与传统显微镜相同，因此具有广泛的应用前景。
    
     网站网友点击量更高的文献目录排行榜： 点此链接 关注页面底部公众号，开通以下权限： 一、获得问题咨询权限。 二、获得工程师维修技术指导。 三、获得软件工程师在线指导 toupview,imageview,OLD-SG等软件技术支持。 四、请使用微信扫描首页底部官主账号！