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打破阿贝衍射极限，超分辨率显微镜毫秒级成像，看百万分之一毫米

来源：爱乐趣网时间：2020年11月23日 13:23

原标题：打破阿贝衍射极限，超分辨率显微镜毫秒级成像，看百万分之一毫米

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它可以使微小的细胞结构可见：尖端光学显微镜提供十分之几纳米的分辨率，换句话说为百万分之一毫米。到目前为止，超分辨率显微镜比传统方法慢得多，因为必须记录更多或更精细的图像数据。与耶拿的合作伙伴一起，比勒费尔德大学科学家现在已经进一步开发了超分辨率SR-SIM过程。学者们表明，SR-SIM也可以实时和非常高的成像速率，因此适合于观察非常小的细胞颗粒运动，其研究发现发表在《自然通讯》上。

比勒费尔德大学生物分子物理工作组负责人托马斯·胡泽教授说：这就是这种显微镜在生物学或医学应用中真正有用的地方。目前的问题是，提供足够高分辨率的显微镜无法以相应的速度显示信息。SR-SIM项目由德国研究基金会(DFG)和欧盟通过MarieSkOdowska-CurieActions提供资金。SR-SIM代表“超分辨率结构照明显微术”，是一种荧光显微术。物体被激光照射，这种光激发样品中的特殊荧光分子，使它们以不同的波长重新发射光。然后显微镜图像显示重新发射的光，与其他传统的荧光显微镜方法不同。

此外，由于在现代图形卡上使用并行计算机处理，图像重建花费的时间大大减少。在研究中，研究人员在生物细胞上测试了新方法，并记录了线粒体的运动，细胞器的大小约为一微米。Markwirth表示：我们已经能够产生大约每秒60帧，比电影更高的帧速率。测量和图像之间的时间不到250毫秒，所以这项技术能够实时记录。到目前为止，超分辨率方法经常与常规方法相结合：传统的快速显微镜用于首先发现结构。然后可以使用超分辨率显微镜详细检查这些结构。然而，有些结构太小了，以至于用常规显微镜无法发现，例如肝细胞中的特定孔隙。

该新方法既高分辨率又快速，这使得生物学家能够探索这样的结构。新显微镜的另一个应用是研究病毒颗粒通过细胞的方式。这使我们能够准确地了解感染过程中发生的情况。超分辨率显微镜只有大约20年的历史。1873年ErnstAbbe发现可见光的光学系统分辨率被限制在大约250纳米。然而，近年来，已经开发了几种光学方法来打破已被称为阿贝衍射极限屏障。2014年来自美国的威廉·E·莫尔纳(WilliamE.Moerner)和埃里克·贝齐格(EricBetzig)以及德国的StefanHell因开发出约20至30纳米的超分辨率而获得诺贝尔化学奖。

博科园｜研究/来自：比勒费尔德大学参考期刊《自然通讯》DOI:10.1038/s41467-019-12165-x博科园｜科学、科技、科研、科普关注“博科园”看更多大美宇宙科学哦

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