美国科学家研发出新型光学显微镜突破分辨率极限

据美国科罗拉多州立大学官网26日报道，该校科学家演示了一种空间分辨率达2η（η是非线性光强反应单位最高级）的多光子—空间频率调制成像（MP-SPIFI）技术，突破了光学显微成像分辨率极限。

超分辨率显微成像技术因克服衍射极限荣获2014年诺贝尔化学奖，但需要将单个荧光分子的衍射 精确控制在极限范围内。研究人员考虑了另一种现已成熟的深组织成像技术——多光子显微成像，这种方法能获得标准超分辨率技术无法提供的样本信息。

研究人员在发表于美国《国家科学院学报》的论文中首次证明，多光子荧光和二次同步谐波都能实现超分辨率，二者结合使用时，两个光子被猝灭，发出一个两倍频率的光子。他们还开发了专门的多光子—空间频率调制成像显微镜，以HeLa细胞和碲化镉太阳能电池为样本，通过荧光和二次谐波同时收集图像信息，产生了纳米级图像，空间分辨率达到2η，超过传统的多光子显微镜。

在传统的多光子显微镜中，超短激光脉冲在样本上聚集成一个紧密的光点，激发荧光生成一幅图像。而多光子—空间频率调制成像显微镜是用多个飞秒激光脉冲同时照亮较大光区产生干涉，以此来构建图像。

多光子—空间频率调制成像显微镜的另一个重要优势是，能为高度分散的生物组织提供超分辨率成像。大部分超分辨技术要把细胞固定在玻璃片上，所以不适用于活体组织。新技术能用于活体组织或较大的生物组织样本。研究人员指出，如果能提高从活体组织样本收集的图像分辨率，同时结合多种比较机制，能获得大量生物信息。这一成果打破了现有光学显微镜的极限，能以前所未有的分辨率观察活组织中单个细胞的生理过程。