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《光明日報》:我科研團隊在光學超分辨顯微成像技術領域取得重要突破
发布时间:2021-11-18 09:08

本報哈爾濱1116日電(記者張士英)16日,記者從哈爾濱工業大學獲悉,該校儀器學院現代顯微儀器研究所在光學超分辨顯微成像技術領域取得突破性進展。研究團隊在低光毒性條件下,把結構光顯微鏡的分辨率從110納米提高到60納米,實現了長時程、超快速、活細胞超分辨成像。爲精准醫療和新藥研發提供了新一代生物醫學超分辨影像儀器,使未來大幅度加速疾病模型的高精度表征成爲可能。

顯微儀器的分辨能力代表人類對科學探索的邊界,2014年諾貝爾化學獎就授予了3位在超分辨率熒光顯微技術領域取得重要成就的學者。哈工大現代顯微儀器研究所團隊提出了一種可突破光學衍射極限的計算顯微成像算法,利用熒光成像的前向物理模型與壓縮感知理論,並結合稀疏性與時空連續性的雙約束條件,建立起一個通用的解算框架——稀疏解卷積技術,突破了現有光學超分辨顯微系統的硬件限制,擴展了時空分辨率和頻譜。

在此基礎上,研究團隊研發了超快結構光超分辨熒光顯微鏡系統(Sparse-SIM),該系統具有超分辨、高通量、非侵入、低毒性等特點,在高速成像條件下,具備優于60納米的分辨率和超過1小時的超長時間活細胞動態成像性能。團隊首次觀察到了胰島分泌過程中具有的兩種特征的融合孔道,第一次利用線性結構光顯微鏡觀察到只有在非線性條件下才能分辨的環狀的不同蛋白標記的核孔複合體與小窩蛋白。此外,研究人員還展示了利用該影像技術解析肌動蛋白動態網絡、細胞深處溶酶體和脂滴的快速行爲,並記錄了雙色線粒體內外膜之間的精細相對運動。

據悉,該項研究成果主要由哈工大儀器學院和北京大學未來技術學院合作完成。1116日,研究成果以《稀疏解卷積增強活細胞超分辨熒光顯微鏡的分辨率》爲題,以長文形式在線發表于國際權威雜志《自然-生物技術》。