科大实现单个活细胞单像素成像
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2023-08-29 16:26:42
摘要 中国科学院科学技术大学宫磊教授领导的研究团队与合作者开发了一种基于3D光的三维单像素成像(3D-SPI)方法场照明 (3D-LFI)，能够以接近衍射...
中国科学院科学技术大学宫磊教授领导的研究团队与合作者开发了一种基于3D光的三维单像素成像(3D-SPI)方法场照明 (3D-LFI)，能够以接近衍射极限的 3D 光学分辨率对微观物体进行体积成像。他们通过对体内单个藻细胞进行成像，进一步证明了其无标记光学吸收对比度 3D 可视化的能力。这项题为“三维光场照明的光学单像素体积成像”的研究于7月25日发表在《国家科学院院刊》(PNAS)上。
SPI 已成为一种有吸引力的 3D 成像方式。通过单像素探测器代替传统的阵列传感器，SPI的性能在光谱范围、探测效率和时序响应方面都超过了传统探测器。此外，单细胞相机在弱强度、单光子水平和精确的定时分辨率方面优于传统成像方法。3D-SPI 技术通常依赖于飞行时间 (TOF) 或立体视觉来提取深度信息。然而，现有的实现最多只能达到毫米级，无法对细胞等微观物体进行成像。
为了突破分辨率限制，研究人员构建了 3D-LFI-SPM 原型。结果，原型实现了~390×390×3,800 μm 3的成像体积 以及高达2.7 μm的横向分辨率和37 μm的轴向分辨率。他们对活体雨生红球藻细胞进行了无标记 3D 成像，并成功对活细胞进行了原位计数。
可以预见的是，该方法可用于可视化生物样品的各种吸收对比。凭借深度分辨成像能力，科学家将来可能能够原位监测细胞形态和生长。该研究为高性能 3D SPI 在生物医学研究和光学传感领域的应用打开了大门。
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