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我所超分辨成像团队研制的结构光照明显微镜用于生物形态学研究

时间:2016-07-21  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,我所瞬态光学与光子技术国家重点实验室超分辨成像创新团队与中科院动物所杨星科团队合作,成功将研发的结构光照明显微镜应用于微小动物的快速高分辨三维形态复原,为生物演化、分类(科)、外来物种鉴别等生物形态学深入研究提供了直接的科研证据。该研究成果于20166月正式发表在Frontiers in Zoology杂志上,我所但旦博士为文章共同第一作者。 

  该研究使用的关键技术是由我所姚保利、雷铭团队于2013年研发的基于DMD器件调制和LED照明的结构照明显微技术,简称D-SIMScientific Reports 2013,发明专利号ZL201110448980.8),它使用高速数字微镜器件(DMD)和高亮度LED光源来产生结构光场,既可以实现超分辨成像也可以用于三维层析成像。与传统的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)等三维成像技术相比,D-SIM不仅具有更高的空间分辨率、更短的成像时间(一般只需要几十秒到几分钟)和更好的成像质量,并且大幅降低了装置的复杂性和成本。在三维层析模式下,该技术原本主要针对亚毫米量级的样本进行观察,然而很多生物样本的尺寸为厘米量级甚至更大尺寸。为了解决这个问题,经过双方课题组的通力合作,提出了一个专门针对微小动物快速三维成像的解决方案。以六种不同门类为代表的无脊椎动物为样本,通过与CLSMMicro-CTFIB-SEMMRI等当今流行的三维成像技术进行对比,发现D-SIM在微小动物精微三维结构成像质量、成像速度、样本制备方法上要优于这些现有技术,在与传统光学显微镜的兼容性以及设备成本上也存在巨大的优势,有望成为普通实验室的常用成像设备。 

  实际应用和解决问题是检验和体现自研科学仪器价值的有效方式。本次西安光机所研制的科学仪器成功用于生物形态学研究,为该领域研究提供了一种新的技术手段。这体现了科研人员不断攻关、持续创新的能力,也表明西安光机所在多学科交叉、科研成果转化方面迈出了坚实的一步。目前双方团队正在开展进一步的深度合作,预期今后会取得更多高水平的合作研究成果。 

  文章链接:http://frontiersinzoology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12983-016-0158-9 

  微小动物三维成像结果之一a寄生蜂,b线虫,c螨虫,d寄生蜂头部局部放大) 

  微小动物三维成像结果之二(c水蚤整体图像,d水蚤体内某一断层图像)