在不斷發(fā)展的顯微鏡領(lǐng)域，近年來硬件和算法都取得了顯著的進步，推動了我們探索生命無限微小奇跡的能力。然而，三維結(jié)構(gòu)照明顯微鏡(3DSIM)的發(fā)展受到偏振調(diào)制速度和復雜性帶來的挑戰(zhàn)的阻礙。

DMD-3DSIM 系統(tǒng)簡介

高速調(diào)制 3DSIM 系統(tǒng)“DMD-3DSIM”將數(shù)字顯示與超分辨率成像相結(jié)合，使科學家能夠以前所未有的細節(jié)觀察細胞結(jié)構(gòu)。 據(jù) Advanced Photonics Nexus報道，北京大學彭曦教授的團隊圍繞數(shù)字微鏡器件 (DMD) 和電光調(diào)制器 (EOM) 開發(fā)了這種創(chuàng)新裝置。它通過顯著提高橫向(從一側(cè)到另一側(cè))和軸向(從上到下)分辨率來解決分辨率挑戰(zhàn)，據(jù)稱其 3D 空間分辨率是傳統(tǒng)廣域成像技術(shù)的兩倍。

對細胞結(jié)構(gòu)的極化洞察

實際上，這意味著 DMD-3DSIM 可以捕獲亞細胞結(jié)構(gòu)的復雜細節(jié)，例如動物細胞中的核孔復合體、微管、肌動蛋白絲和線粒體。該系統(tǒng)的應(yīng)用擴展到研究高度散射的植物細胞超微結(jié)構(gòu)，例如夾竹桃葉的細胞壁和黑藻葉的中空結(jié)構(gòu)。即使在小鼠腎臟切片中，該系統(tǒng)也顯示出肌動蛋白絲中明顯的極化效應(yīng)。

通往發(fā)現(xiàn)的開放大門

讓 DMD-3DSIM 更加令人興奮的是對開放科學的承諾。Xi 的團隊已在 Github 上公開提供所有硬件組件和控制機制，促進協(xié)作并鼓勵科學界基于這項技術(shù)進行開發(fā)。

DMD-3DSIM 技術(shù)不僅促進了重大的生物學發(fā)現(xiàn)，還為下一代 3DSIM 奠定了基礎(chǔ)。在涉及活細胞成像的應(yīng)用中，更亮、更耐光的染料、去噪算法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學習模型的進步有望增強成像持續(xù)時間、信息檢索以及從噪聲數(shù)據(jù)中實時恢復 3DSIM 圖像。通過結(jié)合硬件和軟件的開放性，研究人員希望為多維成像的未來鋪平道路。