哈工大团队在光学超分辨显微成像技术领域取得重要突破

16日,记者从哈尔滨工业大学获悉,该校仪器学院现代显微仪器研究所在光学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。研究团队在低光毒性条件下,把结构光显微镜的分辨率从110纳米提高到60纳米,实现了长时程、超快速、活细胞超分辨成像。为精准医疗和新药研发提供了新一代生物医学超分辨影像仪器,使未来大幅度加速疾病模型的高精度表征成为可能。 显微仪器的分辨能力代表人类对科学探索的边界,2014年诺贝尔化学奖就授予了3位在超分辨率荧光显微技术领域取得重要成就的学者。哈工大现代显微仪器研究所团队提出了一种可突破光学衍射极限的计算显微成像算法,利用荧光成像的前向物理模型与压缩感知理论,并结合稀疏性与时空连续性的双约束条件,建立起一个通用的解算框架——稀疏解卷积技术,突破了现有光学超分辨显微系统的硬件限制,扩展了时空分辨率和频谱。 在此基础上,研究团队研发了超快结构光超分辨荧光显微镜系统(Sparse-SIM),该系统具有超分辨、高通量、非侵入......阅读全文

前沿显微成像技术专题——超分辨显微成像(1)

从16世纪末开始,科学家们就一直使用光学显微镜探索复杂的微观生物世界。然而,传统的光学显微由于光学衍射极限的限制,横向分辨率止步于 200 nm左右,轴向分辨率止步于500 nm,无法对更小的生物分子和结构进行观察。突破光学衍射极限,一直是科学家们梦想和追求的目标。虽然随着扫描电镜、扫描隧道显微镜及

前沿显微成像技术专题——超分辨显微成像(2)

上一期我们为大家介绍了几种主要的单分子定位超分辨显微成像技术,还留下了一些问题,比如它的分辨率是由什么决定的?获得的大量图像数据如何进行重构?本期我们就来为大家解答这些问题。单分子定位超分辨显微成像的分辨率单分子定位超分辨显微成像的分辨率主要由两个因素决定:定位精度和分子密度。定位精度是目标分子在横

超分辨率显微镜实现自由运动神经环路高分辨成像

  提到在体小动物神经成像,人们自然会联想到钙离子荧光探针局部注射或遗传钙指示剂(如Gcamp家族)结合双/三光子显微镜的经典在体成像组合。  随着基因改造技术的突飞猛进,通过病毒转染和转基因技术,在神经元内源性表达“基因编码类钙指示剂(genetically encoded calcium ind

超分辨率显微镜成像助力学者探询神经回路

  来自哈佛大学的研究人员报告称,她们采用超高分辨率成像绘制出了神经元突触输入区的图谱。这一重要的研究成果发布在10月8日的《细胞》(Cell)杂志上。 论文的通讯作者是著名的华人女科学家庄小威(Xiaowei Zhuang)。庄小威早年毕业于中国科技大学少年班,34岁时成为了哈佛大学的化学和物理双

高端超分辨光学显微镜研制

  12月26日,由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(简称“苏州医工所”)承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”通过验收,标志着我国具备了高端超分辨光学显微镜的研制能力。   在当今生物学和基础医学研究中,高/超分辨光学显微镜发挥着至关重要的作用,10-100nm尺

暗场显微结合微球-实现微结构超分辨显微成像

  在光学成像领域中,由于受到衍射极限的限制,常规成像分辨率难以突破200nm。生物医学、集成电路等领域对提高成像分辨率有迫切要求,如何实现更高成像分辨率成为近年来的热门研究方向之一。  受自然界微滴可提高成像分辨率的启发,2011年科学家提出将直径在微米级的介质微球直接放置于待测样品表面,在普通白

哈工大突破高通量超分辨显微成像难题

  近日,哈尔滨工业大学仪器学院青年教授李浩宇团队在生物医学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。针对目前超分辨显微镜所面临的成像通量限制,团队提出基于计算光学成像的新一代高通量三维动态超分辨率成像方法,通过计算成像技术增强荧光涨落探测灵敏度,使探测灵敏度提升两个数量级以上,突破了现有显微成像技术在

超分辨光学显微成像技术的新进展

从17世纪开始,现代生物学的发展就与显微成像技术紧密相关。然而,由于受光学衍射极限的影响,传统光学显微成像分辨率最小约为入射光波长的一半。因此,科学家们一直在不断努力,试图寻找突破光学显微镜分辨极限的方法。在超分辨显微技术飞速发展的同时,现有成像技术的缺陷也日益显现,例如成像分辨率和成像时间不可兼得

突破超分辨率显微镜极限:自对准显微镜

超越了获得诺贝尔奖的超分辨率显微镜的局限性的超精密显微镜将使科学家们直接测量单个分子之间的距离。新南威尔士大学的医学研究人员在单分子显微镜中检测完整细胞内单个分子之间的相互作用方面已实现了空前的解析能力。2014年诺贝尔化学奖因超分辨率荧光显微镜技术的发展而获奖,该技术为显微镜专家提供了细胞内部的第

多光子显微镜成像技术:偏振分辨倍频显微镜及其图像...

多光子显微镜成像技术:偏振分辨倍频显微镜及其图像处理 在非线性光学显微镜中,二倍频(SHG)成像通常用于观测内源性纤维状结构,且SHG的强度很大程度上取决于入射光束的偏振方向与目标分子取向轴之间的相对角度。因此,基于偏振的SHG成像(P-SHG),可通过分析SHG信号强度与入射光束的偏振态之间

“光电融合超分辨生物显微成像系统”通过验收

  2016年6月21日,国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)“光电融合超分辨生物显微成像系统”现场验收会在北京召开。国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)副主任沈岩院士出席会议并讲话。基金委计划局局长王长锐、生命科学部常务副主任杜生明研究员、生命科学部副主任冯雪莲研究员、财务

超分辨荧光显微成像技术的基本原理

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米

超分辨荧光显微成像技术的基本原理

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米

超分辨荧光显微成像技术的基本原理

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米

“光电融合超分辨生物显微成像系统”获验收

  近日,国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)“光电融合超分辨生物显微成像系统”现场验收会在北京召开。基金委副主任沈岩院士出席会议并发表讲话。  根据《国家重大科研仪器设备研制专项实施管理工作细则》和《国家重大科研仪器研制项目验收工作方案(试行)》要求,本次现场验收考核专家组由重大科研仪器专项专家委

新的光学显微镜技术树立活细胞超分辨率成像新标准

  来自美国霍华德休斯医学研究所,Janelia研究园的科学家们,借助其发展的新光学超分辨率成像技术,在前所未有的高分辨率条件下研究了活体细胞内的动态生物过程。他们的新方法显著的提高了结构光照明显微镜(structured illumination microscopy, SIM)的分辨率,一种最适

用普通共聚焦显微镜实现超分辨率单分子荧光成像

传统的细胞及其内部分子显微观察通常使用荧光染料,然后再用不同分辨率的显微术照亮单个分子和与其互动的其他物质。如下图所示,普通共聚焦显微镜和超分辨率显微镜的精准度差异一目了然。(普通共聚焦显微镜观察图,比例尺10μm。图片来自发表文章DOI: 10.1038/s41467-017-00688-0)(随

SpinSR-超分辨转盘共聚焦显微镜共享

仪器名称:SpinSR 超分辨转盘共聚焦显微镜仪器编号:A23000109产地:日本生产厂家:Evident型号:SpinSR出厂日期:20230401购置日期:20221226所属单位:医研院>生物医学测试中心>共享仪器平台>共享平台光镜机组放置地点:生物技术馆1102B固定电话:010-6279

高端超分辨光学显微镜项目通过验收

验收会现场   12月26日,由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(简称“医工所”)承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”通过验收,标志着我国具备了高端超分辨光学显微镜的研制能力。  在当今生物学和基础医学研究中,10至100纳米尺度的超分辨显微光学成像是取得原创性研究

我国成功研制高端超分辨光学显微镜

  由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”26日在苏州高新区通过验收,标志着我国已经成功研制出高端超分辨光学显微镜。  验收专家组组长、中科院高能物理所柴之芳院士认为,该项目的成功实施,改善了我国高端光学显微镜基本依赖进口的状况,对满

Evident-SpinSR-超分辨转盘共聚焦显微镜

仪器名称:SpinSR 超分辨转盘共聚焦显微镜仪器编号:A23000109产地:日本生产厂家:Evident型号:SpinSR出厂日期:20230401购置日期:20221226样品要求:容器底壁需为0.17mm厚玻璃材质,如玻片(盖玻片封片)、共聚焦小皿、共聚焦孔板、或其他共聚焦专用容器,或联系仪

Nikon-AXR-NSPARC-超分辨共聚焦显微镜

仪器名称:Nikon AXR NSPARC 超分辨共聚焦显微镜仪器编号:A23000108产地:日本生产厂家:Nikon型号:AXR NSAPRC出厂日期:20230401购置日期:20221226样品要求:容器底壁需为0.17mm厚玻璃材质,如玻片(盖玻片封片)、共聚焦小皿、共聚焦孔板、或其他共聚

扫描电子显微镜成像分辨率

  扫描电镜是高能电子散射固体材料,可获得许多特征信号!  微观成像是扫描电镜基本功能,要求高分辨,so可为其他特征信号分析提供精确导航!  sem一般标配se探测器,用se信号获得高分辨像,且se信号可以充分代表扫描电镜电子光学性能。  why  se  not  other?  比靠斯:在电子束

超分辨荧光显微镜和普通荧光显微镜的区别

  两者在工作原理及应用方面存在不同。分述如下:  一、荧光显微镜  1、荧光显微镜是以紫外线为光源, 用以照射被检物体, 使之发出荧光, 然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置。荧光显微镜用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。 细胞中有些物质,如叶绿素等,受紫外线照射后可发荧光

Nat.-Methods|新型显微镜实现纳米可及性基因组超分辨成像

  美国霍华德休斯医学研究所Zhe Liu、加州大学伯克利分校Robert Tjian等研究人员合作,开发了用于可及性基因组超分辨成像的新型显微镜。  这一研究成果于2020年3月16日在线发表在《自然—方法学》上。  为了在纳米尺度上对可及性基因组进行原位成像,研究人员开发了转座酶可及性染色质光激

量子增强的超分辨显微成像机制新进展

  中国科学院上海高等研究院王中阳课题组提出新型的基于荧光量子相干的超分辨显微成像方法,研究成果以Breaking the diffraction limit using fluorescence quantum coherence为题,近日发表在 《光学快报》(Optics Express)上。 

科学家开发出深度学习超分辨显微成像方法

  1月21日,中国科学院生物物理所、广州生物岛实验室研究员李栋课题组,与清华大学自动化系、脑与认知科学研究院教授戴琼海课题组,在Nature Methods上以长文(Article)形式发表了题为Evaluation and development of deep neural networks

Nature-Methods:新型光片超分辨显微成像实现精细观测

  华中科技大学课题组3月12日在Nature Methods在线发表研究论文,提出了一种基于深度学习的超分辨荧光显微镜,实现对活细胞的精细动态和相互作用进行快速、三维、长时程地观测。  细胞的稳态离不开内部多种亚细胞结构的精确分工和协同合作,洞悉细胞内细胞器/蛋白分子的精密运转是一项重要的生命科学

科学家开发出深度学习超分辨显微成像方法

1月21日,中国科学院生物物理所、广州生物岛实验室研究员李栋课题组,与清华大学自动化系、脑与认知科学研究院教授戴琼海课题组,在Nature Methods上以长文(Article)形式发表了题为Evaluation and development of deep neural net

突破:4Pi超分辨显微成像技术的“禁地”破除

  由于具有无损、高特异性等特点,光学荧光显微镜一直是生物实验室进行研究的必备之选。相较于二维成像,三维超分辨显微成像技术在生物研究中具有显著的优势。由于光学衍射效应(Diffraction Effect),经典的单镜头显微镜系统在轴向(厚度方向)的分辨率表现不佳——即使是新兴的超分辨显微成像技术也