南京理工大學(xué)在計算光學(xué)顯微成像領(lǐng)域重要研究進(jìn)展

近日，南京理工大學(xué)電子工程與光電技術(shù)學(xué)院陳錢、左超教授課題組提出了一種新型高速、高分辨率三維無標(biāo)記顯微鏡技術(shù)。該工作以“High-Speed High-Resolution Transport of Intensity Diffraction Tomography with Bi-Plane Parallel Detection”為題發(fā)表在國際頂尖光學(xué)期刊Laser &Photonics Reviews，并當(dāng)選為期刊封面論文。電光學(xué)院博士生周寧和張潤南，碩士生徐偉勝為本文共同第一作者，南京理工大學(xué)為第一完成單位和通訊單位。 F3j#NCuO=z  
光學(xué)衍射斷層掃描 (ODT) 是一種新興的三維（3D）顯微鏡技術(shù)，利用透明生物樣本的固有折射率 (RI) 作為自然對比機制，實現(xiàn)無標(biāo)記成像。它能夠以 3D 形式可視化和定量表征此類樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)熒光成像方法不同，ODT 無需外源熒光染料，避免了光毒性和光漂白等潛在問題。因此，這種非侵入性、無標(biāo)記的方法已廣泛應(yīng)用于生物物理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、血液學(xué)、微生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等各個領(lǐng)域，為研究人員提供了生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用的有力工具。 `) s]T.-  
基于非對稱照明的非干涉ODT僅需要利用樣品和照明光束之間的相對角度變化在不同條件下捕獲2D強度圖像。隨后使用這些圖像重建標(biāo)本的3D RI。當(dāng)照明的數(shù)值孔徑（NA）與物鏡的NA相匹配時，低頻相位分量可以完全轉(zhuǎn)移到強度圖像中。然而，高NA顯微鏡系統(tǒng)在實驗中通常難以嚴(yán)格滿足匹配的照明條件，導(dǎo)致在提高ODT的空間分辨率時出現(xiàn)低頻缺失的問題。雖然低頻區(qū)域的相位分量可以通過離焦調(diào)制轉(zhuǎn)移到強度圖像中，但軸向離焦需要在顯微鏡中引入機械運動，限制了它們在生物樣本如活細(xì)胞動態(tài)成像中的適用性。因此，在無標(biāo)記非干涉ODT中獲得高時空分辨率的動態(tài)3D RI重建仍然是一項重大挑戰(zhàn)。 [O92JT:li  
針對上述問題，陳錢、左超研究團(tuán)隊提出了一種新型的高速、高分辨率非干涉ODT方法 (High-Speed High-Resolution Transport of Intensity Diffraction Tomography with Bi-Plane Parallel Detection，簡稱BP-TIDT)，并搭建了相關(guān)實驗平臺（圖1）。該技術(shù)將雙平面檢測方案與強度傳輸衍射斷層掃描相結(jié)合，在不引入機械位移的情況下補償了低頻下缺失的相位信息，有效地解決了傳統(tǒng)非干涉ODT無法同時實現(xiàn)高時間和空間分辨率的問題。 ikd~