戴太强 1,2,3,4高晔 1,2,3,4马英 5蔡卜磊 1,2,3,4[ ... ]孔亮 1,2,3,4,*
1 军事口腔医学国家重点实验室，陕西 西安 710032
2 国家口腔疾病临床医学研究中心，陕西 西安 710032
3 陕西省口腔疾病临床医学研究中心，陕西 西安 710032
4 第四军医大学口腔医院 颌面外科，陕西 西安 710032
5 西安电子科技大学 物理学院，陕西 西安 710171
观察细胞器间动态相互作用，深入分析作用规律，对于揭示生理病理过程现象背后的机制具有十分重要的意义。传统光学显微镜受到由光波波长和孔径造成的衍射极限的限制，无法观测细胞器纳米级精细结构及细胞器间相互作用的动态变化规律。超分辨显微成像技术的出现为细胞器相互作用研究提供了重要手段，在深入揭示细胞器相互作用规律，阐明生理病理现象深层的机制研究中发挥了重要的作用。文中介绍了受激发射损耗（Stimulated emission depletion, STED）显微成像、结构光照明显微成像（Structured illumination microscopy, SIM）、单分子定位显微成像（Single molecule localization microscopy, SMLM）技术，并总结了这三类超分辨显微成像技术在细胞器相互作用中的应用与现状，为超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的应用提供思路拓展。最后，对超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的优势与不足进行分析总结，展望了超分辨显微成像技术在活细胞内细胞器相互作用成像中的需求发展趋势，为光学与医学及生物学的交叉融合发展提供一定的参考。
超分辨显微成像 细胞器间相互作用 受激发射损耗显微成像 结构光照明显微成像 单分子定位显微成像 super-resolution microscopy organelle interaction stimulated emission depletion microscopy structured illumination microscopy single molecule localization microscopy 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220622
1 深圳技术大学健康与环境工程学院, 广东 深圳 518118
2 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518060
3 广东省普通高校先进光学精密制造技术重点实验室, 广东 深圳 518118
单分子定位显微成像技术采集的图像中包含大量噪声及样本复杂的背景信息,而现有定位重组计算中常用的去噪算法难以去除结构性噪声,从而影响了超分辨图像的重建效果。本文构建了基于时域迭代小波变换(TDIWT)的背景噪声去除算法,该算法可针对不同信噪比的单分子数据集自适应选取合适的分解层数和迭代次数进行批量去噪处理。在模拟数据验证中,所提算法相比空域小波和时间极值发射极恢复算法在结构相似性指数、峰值信噪比上分别高出226%、50.8%和58.5%、16.6%。此外,利用自行搭建的easySTORM系统采集的实验数据和单分子显微成像测试网站提供的实验数据进行了不同算法的背景去噪比较,结果发现,TDIWT处理后重建的超分辨图像可使受噪声影响断裂的微管蛋白呈现为连续状态,验证了其优秀的结构性荧光噪声去除效果。TDIWT算法为单分子显微成像重建过程中结构性背景噪声的去除提供了新的自适应批量处理方案。
图像处理 单分子定位显微成像 超分辨成像 时域迭代小波变换 背景去噪 中国激光
2021, 48(13): 1307001
1 南开大学物理科学学院, 泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
2 南开大学生物治疗协同创新中心, 天津 300457
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
多色成像作为超分辨成像技术的重要延伸, 极大地增强了人们研究亚细胞结构定位与交互关系的能力, 从而有助于研究者深入理解细胞内复杂的生命现象与过程。基于单分子定位超分辨显微成像术(SMLM)工作原理的特殊性, 已实现了激发依赖、激活依赖、分光依赖等数种有特点的多色成像方法。介绍6种主要的多色单分子定位超分辨显微成像技术, 从分色能力、光谱窜扰、数据采集效率等角度分析了各方法的优缺点, 并讨论了与多色成像相关的细胞固定方法, 帮助研究人员根据自身实验需求选择合适可靠的多色成像手段研究相应的科学问题。
显微 荧光成像 单分子定位显微成像 多色成像 随机光学重建显微术 光敏定位显微术
