激光掃描共聚焦顯微鏡(Laser Scanning Confocal Microscopy,LSCM)是研究亞微米細微結(jié)構(gòu)的有效手段,廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、材料檢測等領(lǐng)域,是從事生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)研究的科技工作者必備的研究工具。然而,在共聚焦顯微鏡中,其分辨率與信噪比相互矛盾,不能同時實現(xiàn)高分辨率和高信噪比。
近年來出現(xiàn)的基于共聚焦顯微成像的圖像掃描顯微成像技術(shù)解決了這一問題,可以同時實現(xiàn)高信噪比、高分辨率成像。由于顯微成像的分辨率與入射光偏振態(tài)有關(guān),因此對入射光的偏振調(diào)制仍可以進一步提高圖像掃描顯微技術(shù)的分辨率。
近期,中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所張運海課題組的肖昀等研究人員,對入射光進行偏振調(diào)制,得到尺寸較小的徑向偏振光縱向分量的聚焦光斑,成功提高了現(xiàn)有圖像掃描顯微成像技術(shù)的分辨率,獲得了高信噪比且更高分辨率的圖像。該技術(shù)利用徑向偏振光的縱向分量具有緊湊型光斑的特性,獲得了較小的照明光斑,并進行圖像掃描顯微成像,與普通圖像掃描成像相比,其分辨率提高了7%。
研究結(jié)果表明,徑向偏振光的圖像掃描成像的分辨率優(yōu)于圓偏振光,其分辨率是1AU針孔下共聚焦成像的1.54倍,同時徑向偏振光縱向分量的圖像掃描成像信號強度是1AU針孔下共聚焦成像的1.54倍,優(yōu)于圓偏振光的圖像掃描成像。在高分辨顯微成像中,當背景噪聲不變時,信號強度越強,信噪比越好。尤其是在探測微弱的熒光信號時,信號強度增加,信噪比改善比較明顯。該研究結(jié)果有助于徑向偏振光在圖像掃描顯微成像中的應(yīng)用。
以上成果已經(jīng)在Optics Communications上發(fā)表。該工作得到了國家重大科研
裝備研制項目(超分辨顯微光學(xué)關(guān)鍵部件及系統(tǒng))、江蘇省六大人才高峰資助項目、江蘇省自然科學(xué)青年基金以及蘇州應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目的支持。
編輯點評
中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所(簡稱“蘇州醫(yī)工所”)研究所圍繞醫(yī)用光學(xué)技術(shù)、醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、醫(yī)用聲學(xué)技術(shù)、醫(yī)用電子技術(shù)和康復(fù)工程技術(shù)等研究方向,設(shè)立了6個研究室,并將生物醫(yī)學(xué)超/高分辨顯微光學(xué)技術(shù)、先進體外診斷技術(shù)和高端專科醫(yī)學(xué)影像技術(shù)確立為本所的重點突破方向。新型光掃描共聚焦顯微鏡實現(xiàn)了高分辨率、增強信號技術(shù)優(yōu)勢,為生物高顯微技術(shù)應(yīng)用提供了幫助。
(原標題:蘇州醫(yī)工所在圖像掃描顯微成像技術(shù)研究中取得進展)