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英亚体育-先进院超分辨光学显微成像方面取得重大突破
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本文摘要:近日,中国科学院深圳先进设备技术研究院郑炜研究员与美国国立公共卫生研究院HariShroff教授合作,顺利研发出有新型双光子唤起的超强辨别光学显微镜光学系统,该系统同时不具备超强辨别光学显微镜光学功能和大深度三维光学能力,使光学超强辨别光学深度前进至创纪录的250微米,适当研究成果Adaptiveopticsimprovesmultiphotonsuper-resolutionimaging(《自适应光学提高超强辨别显微镜光学》)公开发表在2017年8月刊《大自然-方法》(NatureMethods)上,郑炜研究员是该文的第一作者兼任通讯作者。

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近日,中国科学院深圳先进设备技术研究院郑炜研究员与美国国立公共卫生研究院HariShroff教授合作,顺利研发出有新型双光子唤起的超强辨别光学显微镜光学系统,该系统同时不具备超强辨别光学显微镜光学功能和大深度三维光学能力,使光学超强辨别光学深度前进至创纪录的250微米,适当研究成果Adaptiveopticsimprovesmultiphotonsuper-resolutionimaging(《自适应光学提高超强辨别显微镜光学》)公开发表在2017年8月刊《大自然-方法》(NatureMethods)上,郑炜研究员是该文的第一作者兼任通讯作者。“好像细”和“看得浅”是光学显微镜光学领域面对的两大挑战,经过科研人员几十年来的不懈努力,无论是在“好像细”还是“看得浅”方面,都兴起了一批创意技术,获得了巨大成功,但是同时不具备“好像细”和“看得浅”这两项功能的光学显微镜光学技术却并不多见。

在该项研究中,郑炜等人把不具备深层生物的组织光学能力的双光子显微镜光学技术(Two-PhotonMicroscopy,TPM)和不具备超强辨别光学功能的瞬时结构光照显著微光学技术(InstantStructuredIlluminationMicroscopy,ISIM)有机融合一起,构建双光子唤起的超强辨别显微镜光学功能。同时,研究人员又利用自适应光学(AdaptiveOptics,AO)技术顺利解决了由生物的组织引发的波前振幅畸变问题,最后构建176纳米的纵向分辨率、729纳米的横向分辨率及250微米的观测深度的光学效果。

利用该技术,可以对细胞、线虫胚胎及幼虫、果蝇脑片和斑马鱼胚胎积极开展高清晰三维光学研究,光学效果显著高于传统双光子光学质量。值得一提的是,由于该技术提升了光子利用效率,从而减少了所须要激光功率,可以对线虫胚胎的发育过程积极开展长时间、高清晰地三维动态观测。在长达1个小时的倒数三维光学过程中并未对线虫胚胎发育导致任何影响,该技术对胚胎发育研究具备最重要起到。该研究获得了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展(973)计划和深圳市海外高层次人才创意创业孔雀计划的项目反对。

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左图为果蝇脑片在传统双光子光学(2PWF)、双光子超强辨别光学(2PISIM)和融合有自适应光学的双光子超强辨别(2PISIMAO)显微镜光学结果对比,右上图为坐落于胶原凝胶150微米深处细胞三维光学对比,可见无论是纵向还是横向,新技术的分辨率都有明显提高。右右图为线虫胚胎发育过程中倒数1小时的三维观测,细胞长时间分化进程证明了该技术可用作胚胎发育动态研究。


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