上海药物所Optics Express发文 取得超高分辨光学成像新进展

　　

　　基于单分子定位的超高分辨率显微成像技术（例如PALM、STORM、directSTORM等）已突破光学衍射极限的限制，达到了10 nm左右的光学分辨率。但要获得超高分辨率图像，需要相当长的采集时间（1-30分钟），而样品漂移（通常1 nm/s）对此会产生不可忽略的影响。目前，加入外源标准参照物（荧光小球、金属纳米颗粒等）、引入基于额外近红外监测轴向焦平面变化的商用漂移校正系统或使用基于互相关方法的图像后处理算法等策略已被应用于样品漂移校正。但外源物的引入及光漂白效应等导致三维尺度漂移校正的精度不佳。

　　2020年10月15日，中国科学院上海药物研究所黄锐敏研究员团队在光学领域著名期刊Optics Express杂志上发表题为“Three dimensional drift control at nano-scale in single molecule localization microscopy”的研究论文，报道了一种利用明场照明模式下细胞内囊泡的衍射信息作为内源参考物来补偿样品三维漂移的新策略。

　　在此项研究中，研究人员通过光路改造，增加了一个近红外CCD用于囊泡位置检测。根据其xyz三维位置信息，通过算法对三维压电陶瓷样品台进行漂移校正，获得了xy向<1.0 nm，z向<6.0 nm的定位精度。将该方法应用于F-actin的超分辨率显微成像中，并与商用的漂移校正系统及互相关图像后处理算法进行了漂移校正比较，结果表明重建的超分辨率图像的图像质量得到了显著提高，更好地显示肌动蛋白微丝的细节(图1)。

　　该样品漂移校正方法的优势在于：1）使用生物样品自身结构作为基准，不需要引入外源参照物，从而简化样品的制备过程。2）不需对显微镜系统做重大改造，费用低廉，普适性强。3）校正是基于明场图像，不依赖于荧光，故光漂白效应导致的定位精度下降的问题可被避免。

　　中国科学院上海药物研究所所级公共技术服务中心分子影像技术服务部范晓明博士为本论文的第一作者；中国科学院上海药物研究所黄锐敏研究员为本论文的通讯作者。参与此项工作的有德国于利希研究中心Thomas Gensch博士、Georg Büldt教授、上海药物所研究生张元亨、祖里帕力·木沙、张文渊以及神经药理学研究国际科学家工作站Renza Roncarati博士。该研究工作获得了基金委、卫健委新药创制重大专项、中国科学院的项目支持和国家蛋白质科学中心（上海）的技术支持。

原文标题：

Three dimensional drift control at nano-scale in single molecule localization microscopy

https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-22-32750