Реализуя одиночный

24 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

Университетом науки и технологий Китая

Исследовательская группа под руководством профессора Гонг Лей из Университета науки и технологий (USTC) Китайской академии наук (CAS) и его коллеги разработали подход трехмерной однопиксельной визуализации (3D-SPI), основанный на 3D-светотехнике. полевое освещение (3D-LFI), которое позволяет получать объемные изображения микроскопических объектов с трехмерным оптическим разрешением, близким к дифракционному пределу.

Кроме того, они продемонстрировали способность 3D-визуализации контраста оптического поглощения без меток путем визуализации отдельных клеток водорослей in vivo. Исследование под названием «Оптическая однопиксельная объемная визуализация с помощью трехмерного освещения световым полем» было опубликовано в Трудах Национальной академии наук (PNAS).

SPI стал привлекательным методом трехмерной визуализации. Благодаря однопиксельным детекторам вместо обычных матричных датчиков производительность SPI превосходит традиционные детекторы по спектральному диапазону, эффективности обнаружения и временному отклику. Кроме того, однокамерные камеры превосходят традиционные методы визуализации при слабой интенсивности, уровне одиночных фотонов и точном временном разрешении.

Методы 3D-SPI обычно зависят от времени пролета (TOF) или стереовидения для извлечения информации о глубине. Однако существующие реализации могут достигать в лучшем случае только миллиметрового уровня, что не позволяет визуализировать микроскопические объекты, такие как клетки.

Чтобы превысить ограничение разрешения, исследователи создали прототип 3D-LFI-SPM. В результате прототип достигает объема изображения ~390×390×3800 мкм3 и разрешения до 2,7 мкм по латерали и 37 мкм по оси. Они выполнили 3D-визуализацию живых клеток Haematococcus pluvialis без меток и успешно подсчитали живые клетки in situ.

Как и ожидалось, этот подход можно применить для визуализации различных контрастов поглощения биологических образцов. Благодаря возможности визуализации с глубинным разрешением ученые потенциально смогут отслеживать морфологию и рост клеток in situ в будущем. Исследование открывает двери для высокопроизводительного 3D SPI с приложениями в биомедицинских исследованиях и оптических измерениях.

Больше информации: Ифань Лю и др., Оптическая однопиксельная объемная визуализация с помощью трехмерного освещения световым полем, Труды Национальной академии наук (2023). DOI: 10.1073/pnas.2304755120

Информация журнала:Труды Национальной академии наук

Предоставлено Университетом науки и технологий Китая.