非線性結構光照明超分辨顯微成像系統過驗

結構光照明熒光顯微術是一種可突破阿貝衍射極限的寬場顯微成像技術,因其非侵入、成像速度快及光損傷小等優點在生物醫學研究中具有廣泛的應用前景。6月1日,中國科學院條件保障與財務局組織專家在中國科學院生物物理研究所對中科院科研裝備研制項目“非線性結構光照明超分辨顯微成像系統”進行了驗收。

該項目由中科院蘇州生物醫學工程技術研究所與生物物理所在2014年聯合申報,其中蘇州醫工所作為研制單位,生物物理所作為用戶單位。研制工作由蘇州醫工所研究員李輝課題組具體組織實施,2016年9月李輝課題組將研制的非線性SIM超分辨顯微鏡送至生物物理所進行測試試用。在本套系統中,課題組提出了基于結構光+結構光激發的弱光非線性結構光照明超分辨成像方法,并采用鐵電液晶空間光調制器替代機械光柵,結合FPGA并行同步控制系統,實現了更靈活的成像方式和更快的成像速度。同時課題組開發了能夠適用于弱信號樣品的SIM/NL-SIM超分辨圖像重建算法和軟件。利用該設備對熒光微球、細胞內質網、線粒體、細胞核以及細胞骨架等生物樣品進行觀測,實現了線性SIM模式下100nm橫向分辨率,非線性SIM模式下62nm橫向分辨率。

專家組聽取了項目工作報告、財務報告、用戶使用報告,并進行了現場測試驗收。經過現場測試并充分討論后,專家組認為,項目各項技術指標均達到或優于實施方案要求,滿足生物醫學成像超分辨觀測應用需求,一致同意“非線性結構光照明超分辨顯微成像系統”通過驗收。

該項研究獲得了科技部973項目(2012CB821304)及國家自然科學基金項目(批準號11674036, 11078022 和 61378040)的支持。

編輯點評

傳統的光學顯微鏡受到光學衍射極限的限制,無法直接觀察一些重要分子如基因、結構蛋白、免疫蛋白復合物、活性因子等是如 何在細胞內得到表達、如何組成細胞的基本結構體系,如何調節細胞的主要生命活動,如細 胞增殖、細胞分化、細胞凋亡與細胞信號傳遞等。非線性結構光照明超分辨顯微成像系統分辨率達到亞微米甚至納米分辨率的超分辨光學顯微技術能夠克服傳統光學顯 微鏡和電子顯微鏡的缺陷,突破衍射極限,實現在細胞水平上的超分辨成像能力。