新的幽灵成像纳米镜接种捕获活细胞中发生的过程的细节
研究人员通过使用它来通过将其图像进行操作以进行成像60纳米环（INSET）来测试其新的纳米镜接近技术。新的纳米镜方法可以使用仅为10个图像帧来解决环，而传统方法最多需要4000帧以实现相同的结果。
Ghost成像加速超分辨率显微镜：新的纳米镜接种准备捕获潜水速度下细胞内发生的生物过程。
研究人员使用先进的成像方法以前所未有的速度来实现超分辨率显微镜。新方法应该使得可以在以前不可能的速度捕获活细胞中发生的过程的细节。
超分辨率技术通常称为纳米镜，通过克服光的衍射极限来实现纳米尺度分辨率。虽然纳米镜检查可以捕获细胞内近分子的图像，但是难以与活细胞一起使用，因为需要数百或数千帧来重建图像 - 捕获快速改变动态的过程太慢了。
在Optica，光学社会（OSA）高影响研究期刊，中国科学院的调查人员描述了它们如何利用称为Ghost成像的非传统成像方法来提高纳米镜的成像速度。该组合使用比传统纳米镜技术更少的成像帧的阶数产生纳米分辨率。
“我们的成像方法可以潜在地探测动力学在亚细胞结构中发生的动态，其空间分辨率为几十纳米 - 生物过程发生的空间和时间分辨率，”研究团队的联合领导者中阳王说。
结合技术以更快的成像
新方法是基于随机光学重建显微镜（风暴），是2014年诺贝尔奖项识别的三种超分辨率技术之一。风暴，也有时被称为光活化的定位显微镜（Palm），是一种广泛的技术，它使用荧光标签在发光（ON）和黑暗（OFF）状态之间切换。获取数百或数千个快照，每个快照捕获在给定时间上的荧光标签的子集，允许确定每个分子的位置并用于重建荧光图像。
来自中国科学院的研究人员的团队使用Ghost成像以使用比传统纳米镜技术更少的成像框架的数量级，以纳米分辨率实现纳米镜。这种方法可用于探测在具有非常高分辨率的亚细胞结构中发生的动态。
研究人员转向Ghost成像，以加快风暴成像过程。通过将与对象的光图案与不具有的参考图案相互作用来形成幽灵成像通过与对象交互来形成图像。丝身，光图案不会携带有关对象的任何有意义的信息。研究人员还使用了压缩成像，这是一种计算方法，使图像重建能够利用较少的曝光，因为它使用算法填写缺失的信息。
“虽然风暴需要低密度的荧光标签和许多图像帧，但我们的方法可以使用极少的框架和高密度的荧光团创造高分辨率图像，”Shensheng Han的联合领导者表示。“它还不需要任何复杂的照明，这有助于减少可能损害动态生物过程和活细胞的光截图和光毒性。”
提高成像效率
为了实现新技术，研究人员使用称为随机相调制器的光学分量，以将荧光从样品转变为随机散斑图案。以这种方式编码荧光允许非常快速的CMOS相机的每个像素从单个帧中从整个物体收集光强度。为了通过Ghost成像和压缩成像形成图像，这种光强度与单个步骤中的参考光图案相关。结果是更有效的图像采集和形成高分辨率图像所需的帧数的减少。
研究人员通过将其使用它来进行操作以进行60纳米环进行测试。新的纳米镜方法可以使用只需10个图像框架来解决环，而传统的风暴方法最多需要4000帧以达到相同的结果。新方法还解决了40纳米标尺，具有100个图像框架。
“我们希望这种方法可以应用于各种荧光样本，包括表现出比本研究中使用的荧光较弱的样品，”王说。“研究人员还希望使该技术更快地实现具有大视野的视频速率成像，并计划使用它来获取3D和彩色图像。
参考：基于Ghost成像的单帧宽场纳米透视由文文李，Zhishen Tong，Kang Xiao，Zhengao Liu，齐高，景孙，蜀城刘，牙盛汉和中阳王，2019年12月12日，OPTICA。
DOI：10.1364 / Optica.6.001515
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