物理学家开发新型超高分辨率荧光显微镜

物理学家开发新型超高分辨率荧光显微镜

波兰和以色列的物理学家开发了一种新型荧光显微镜,具有超高分辨率(衍射极限的四倍)。研究结果发表Optica杂志上。

生物学和医学的不断发展要求研究超小物体的结构和相互关系,例如细胞中的蛋白质。显然,传统的光学显微镜还不足以解决此问题,在电子显微镜的帮助下,只能检查无生命的物体,因为必须将样品置于真空中并用电子束轰击。

由于光波特性,在光学显微镜下无法分辨比波长约一半(约250纳米)的物体。这种现象称为衍射极限,是观察最小的生物结构的主要障碍之一。科学家们一直在努力克服它。为在超高分辨率荧光显微镜领域取得成就,2008年和2014年获得了两项诺贝尔物理学奖。

如今,荧光显微镜方法在生物成像中得到了积极应用,尽管它们也有一些局限性。诸如PALM,STORM和STED显微镜之类的显微镜具有超高分辨率,可以区分仅相隔10纳米的物体,但是需要较长的曝光时间和复杂的制备生物样品的步骤。

华沙大学物理学院量子光学实验室的科学家与以色列魏兹曼科学研究所的同事合作,创造了一种新方法-超高分辨率扫描光学波动成像显微镜(SOFISM)。

本质上,它是对已知扫描成像显微镜(ISM)方法的修改。ISM使用共聚焦显微镜,其中单个探测器由探测器阵列代替。SOFISM计算由多个检测器检测到的强度的相关性。从理论上讲,n阶相关性的测量导致相对于衍射极限的分辨率提高了2n倍。也就是说,从理论上讲,新方法没有分辨率限制。

研究证明了比衍射极限好四倍的结果。还表明,SOFISM在三维生物结构成像方面具有很高的潜力。

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作者注意到,新方法的主要优点是它的可用性。从技术角度来看,SOFISM只需要对广泛使用的共聚焦显微镜进行少量修改即可,用阵列检测器代替其光电倍增管。

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