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重磅!我国科学家发明计算超分辨图像重建算法 突破荧光显微镜分辨率极限
时间:2021-12-28 12:02:51  作者:lfy  来源:生物谷
再生医学网获悉,近日,发表在《Nature Biotechnology》上的一项题为“Sparse deconvolution improves the resolution of live-cell super-resolution fluorescence microscopy”的研究中,来自哈尔滨工业大学和北京大学的研究团队发明了基于新计算原理的超分辨显微成像技术,进一步拓展荧光显微镜的分辨率极限。在时空分辨率上成功将空间分辨率从110nm提高到60nm,同时保持毫秒级的时间分辨率。
  在临床医学研究领域,荧光显微镜是种实用性极强的工具,且多用于观察细胞内部物质的变化。但在过去,受软硬件条件限制,荧光显微镜的分辨率一直不尽人意,而这也给相关的临床医学研究增添了阻碍。为了改变这一现象,中国科学家正在夜以继日地努力攻关。

  再生医学网获悉,近日,发表在《Nature Biotechnology》上的一项题为“Sparse deconvolution improves the resolution of live-cell super-resolution fluorescence microscopy”的研究中,来自哈尔滨工业大学和北京大学的研究团队发明了基于新计算原理的超分辨显微成像技术,进一步拓展荧光显微镜的分辨率极限。在时空分辨率上成功将空间分辨率从110nm提高到60nm,同时保持毫秒级的时间分辨率。
  研究人员通过提出“荧光图像的分辨率提高等价于图像的相对稀疏性增加”这个通用先验知识,结合之前提出的信号时空连续性先验知识,发明了两步迭代解卷积算法,即Sparse deconvolution方法,突破现有荧光显微系统的光学硬件限制,首次实现通用计算荧光超分辨率成像。
  结合自主研发的超分辨率结构光(SIM)系统,实现目前活细胞光学成像中最高空间分辨率(60nm)下,速度最快(564Hz)、成像时间最长(1小时以上)的超分辨成像。
  结合商业的转盘共聚焦结构光显微镜,实现四色、三维、长时间的活细胞超分辨成像。
  该工作在活细胞中实现了同时高时空分辨率长时程成像且方法具有普适性,可以广泛用于宽场成像和其他超分辨成像技术以提高这些成像方法的分辨率。
  如果说,显微镜是推动现代医学进步的重要助力,那么,荧光显微镜则是这股助力中的佼佼者。对此,再生医学网表示,该项研究成果的问世,不仅有助于提升荧光显微镜的性能,更有助于临床医学研究,特别是细胞医学研究的进步。
关键字:显微镜,临床医学,荧光显微镜
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