近期，中科院上海光機(jī)所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部韓申生研究員、劉震濤副研究員團(tuán)隊(duì)在多色超分辨結(jié)構(gòu)光照明顯微鬼成像方面取得突破，相關(guān)研究成果以“Multicolor super-resolution structured illumination microscopy based on snapshot spectral ghost imaging via sparsity constraints”為題，發(fā)表于ACS Photonics。

超分辨多色熒光顯微在活細(xì)胞成像、醫(yī)療診斷等方面有重要的應(yīng)用前景。結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡（SIM）因其采用寬場(chǎng)照明的方式更適合多色活細(xì)胞成像。但傳統(tǒng)的多色SIM成像需對(duì)各光譜通道圖像分時(shí)序采集，降低時(shí)間分辨率，或利用多相機(jī)同時(shí)采集 會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度和成本。

為此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的多色結(jié)構(gòu)光照明超分辨顯微技術(shù)，將結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡與快照式鬼成像光譜相機(jī)（GISC Spectral Camera）相結(jié)合，利用結(jié)構(gòu)光照明和熒光信號(hào)的稀疏先驗(yàn)來(lái)提高空間分辨率，利用鬼成像光譜相機(jī)的單次曝光多色成像優(yōu)勢(shì)來(lái)提高時(shí)間分辨率。實(shí)驗(yàn)上搭建了一套結(jié)構(gòu)光照明三色熒光顯微鬼成像裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熒光微球和熒光染色細(xì)胞的超分辨成像，空間分辨率超衍射限約2.65倍，多色成像的時(shí)間分辨率相比傳統(tǒng)SIM提高3倍。該技術(shù)成功應(yīng)用于玉米莖細(xì)胞樣品的超分辨成像，清晰解析了相鄰細(xì)胞器的精細(xì)結(jié)構(gòu)（圖d）。其高效的多色單曝光的成像能力，有望對(duì)細(xì)胞器相互作用、藥物遞送等動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)。

圖1(a)結(jié)構(gòu)光照明顯微鬼成像系統(tǒng)示意圖 (b)成像空間分辨率提升示意圖，從左到右分別為傳統(tǒng)寬場(chǎng)、傳統(tǒng)SIM、GISC-SIM頻譜范圍 (c)熒光微球超分辨成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (d)玉米莖細(xì)胞三色成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該項(xiàng)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。

相關(guān)鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.5c00435