科學(xué)家突破光學(xué)顯微成像分辨率極限

　　美國科羅拉多州立大學(xué)科學(xué)家演示了一種空間分辨率達2η(η是非線性光強反應(yīng)單位最高級)的多光子—空間頻率調(diào)制成像(MP-SPIFI)技術(shù)，突破了光學(xué)顯微成像分辨率極限。

　　超分辨率顯微成像技術(shù)因克服衍射極限榮獲2014年諾貝爾化學(xué)獎，但需要將單個熒光分子的衍射精確控制在極限范圍內(nèi)。研究人員考慮另一種現(xiàn)已成熟的深組織成像技術(shù)——多光子顯微成像，這種方法能獲得標準超分辨率技術(shù)無法提供的樣本信息。

　　研究人員在發(fā)表于美國《國家科學(xué)院學(xué)報》的論文中首次證明，多光子熒光和二次同步諧波都能實現(xiàn)超分辨率，二者結(jié)合使用時，兩個光子被猝滅，發(fā)出一個兩倍頻率的光子。他們還開發(fā)了專門的多光子—空間頻率調(diào)制成像顯微鏡，以HeLa細胞和碲化鎘太陽能電池為樣本，通過熒光和二次諧波同時收集圖像信息，產(chǎn)生了納米級圖像，空間分辨率達到2η，超過傳統(tǒng)的多光子顯微鏡。

　　在傳統(tǒng)的多光子顯微鏡中，超短激光脈沖在樣本上聚集成一個緊密的光點，激發(fā)熒光生成一幅圖像。而多光子—空間頻率調(diào)制成像顯微鏡是用多個飛秒激光脈沖同時照亮較大光區(qū)產(chǎn)生干涉，以此來構(gòu)建圖像。

　　多光子—空間頻率調(diào)制成像顯微鏡的另一個重要優(yōu)勢是，能為高度分散的生物組織提供超分辨率成像。大部分超分辨技術(shù)要把細胞固定在玻璃片上，所以不適用于活體組織。新技術(shù)能用于活體組織或較大的生物組織樣本。研究人員指出，如果能提高從活體組織樣本收集的圖像分辨率，同時結(jié)合多種比較機制，能獲得大量生物信息。這一成果打破了現(xiàn)有光學(xué)顯微鏡的極限，能以前所未有的分辨率觀察活組織中單個細胞的生理過程。