新型荧光显微成像法单次曝光实现活细胞超分辨成像 可追踪快速变化的细胞结构

摘要：

瑞士洛桑联邦理工学院团队开发出一种名为SPIFFI的新型荧光显微成像方法，可从单次相机曝光中重建超分辨图像，帮助研究人员观察线粒体、微管等活细胞结构的快速变化。研究发表于《自然·方法》期刊。

传统部分超分辨显微技术需要连续拍摄数百甚至数千张图像，再利用荧光变化重建细节；细胞处于活动状态时，结构会在拍摄期间移动或改变形状，导致最终图像模糊。SPIFFI改为利用荧光分子的发光偏振信息：光学系统将荧光拆分到四个对不同偏振方向敏感的通道，再比较同一次曝光所得的图像，提取常规宽场显微镜难以显示的空间细节。

研究团队在实验中以单次曝光将成像分辨率提升约1.7倍，可分辨约160至170纳米的结构，并拍摄了活细胞中线粒体与微管的运动，以及细胞结构融合和分裂等过程。由于每一帧都能单独生成超分辨图像，连续帧可进一步组成活细胞超分辨视频。

研究人员还把SPIFFI图像与现有荧光波动分析方法结合，通过后处理将分辨率进一步提升至约80纳米；这一数值并非单次曝光直接达到的结果。团队目前正尝试缩小设备体积，并把它与三维显微成像结合。由于相关光学组件有望整合进现有荧光显微镜，这项技术未来或可用于细胞生物学、神经科学、生物物理学和药物研发研究。