08,12,2026 4просмотры
【приборСетевые новости12 августа в сотрудничестве с профессором Фэн Цзяньдуном из Чжэцзянского университета профессор Чжао Вэйсун из команды академика Тань Цзюбиня из Школы приборных наук и инженерии нашего университета добился прорыва в области технологии микровизуализации с сверхразрешением. Результаты исследования опубликованы в Nature под названием « Luminescent - reaction - enabled super - resolution imaging». Исследовательская группа разработала новую технологию визуализации с гиперразрешением, которая не требует внешнего светового возбуждения, используя световые сигналы, генерируемые во время химических реакций, в качестве источника света изображения и получая сверхразрешающую информацию через внутренние флуктуационные характеристики химических реакций, впервые в мире была реализована химическая световая специфичная сверхразрешающая визуализация. Этот метод принципиально преодолевает ограничения фототоксичности, световых повреждений, самофлуоресцентных помех, реализует непрерывную динамическую сверхразрешающую визуализацию живых организмов с нулевым фоном и сверхдлительным периодом времени, обеспечивает новые научные наблюдения для изучения эволюции субклеточной структуры и взаимодействия, микромолекулярного сверхразрешения и других биологических и биомедицинских исследований.
Появление технологии флуоресцентной визуализации с гиперразрешением нарушило традиционные оптические дифракционные пределы и предоставило важные инструменты для анализа наноразмерных структур и динамических жизненных процессов внутри клеток. Тем не менее, существующие методы визуализации с гиперразрешением основаны на технической структуре « облучение источника света - реакция сигнала», которая при получении высокого пространственного разрешения неизбежно вводит такие проблемы, как фототоксичность, отбеливание света и помехи фоновых сигналов, что ставит серьезные проблемы для длительных, высокоточных и низкобеспокойных динамических непрерывных наблюдений живых клеток. Как прорваться через классический режим визуализации с гиперразрешением и достичь более биологически совместимых, непрерывных и высококачественных наблюдений с гиперразрешением стало важной научной проблемой, которая должна быть решена в срочном порядке.
В ответ на эти вопросы исследователи предложили новый метод получения изображений с высоким разрешением (Luminescent Reaction - enabled super - resolution Imaging via Entropy - weighted correlation combined with Deconvolution, RIED). В отличие от традиционной флуоресцентной технологии сверхразрешения, которая полагается на внешний режим изображения, основанный на возбуждении света, RIED использует химические реакционные светоизлучающие молекулы для специфической маркировки внутренней структуры клеток и разрабатывает высокоэффективные алгоритмы извлечения и восстановления информации, основанные на характеристиках флуктуации фотонов во время химических реакций и распределении энтропии информации, тем самым достигая первой в мире химической люминесцентной специфичной сверхразрешающей визуализации. Кроме того, RIED преодолел ограничения фототоксичности и самофлуоресцентных помех в традиционной флуоресцентной визуализации и реализовал трехмерную сетевую визуализацию субклеточной структуры с почти нулевым фоном. Исследовательская группа далее построила многорежимную высокоэффективную реакционную световую систему визуализации, охватывающую электрохимическую люминесценцию (Electrochemiluminescence, ECL), химическую люминесценцию (Chemiluminescence, CL) и биолюминесценцию (Bioluminescence, BL), чтобы использовать преимущества различных реакционных систем в соответствии с различными потребностями в изображении, чтобы реализовать многосцентное применение от обнаружения высокочувствительных молекул до непрерывного динамического наблюдения живых клеток, что открывает новые возможности для прорыва в исследованиях в области наук о жизни.
Исследовательская группа применила RIED к динамической визуализации митохондрий живых клеток, реализовала непрерывное изображение без отбеливания стабильного сверхразрешения с пространственным разрешением 100 нм в течение более 41 часа, полностью наблюдала долгосрочное движение и миграцию митохондрий в клетках и количественно оценивала динамические характеристики межклеточной миграции митохондрий на уровне мономитохондрий, обеспечивая важные технические средства для выявления закономерностей динамических изменений митохондрий в длительных масштабах. В то же время RIED предоставляет новые инструменты визуализации для непрерывного динамического наблюдения за поведением и эволюцией клеточных и молекулярных механизмов в сложных жизненных процессах без внешних световых помех.
Профессор Чжао Вэйсун и профессор Фэн Цзяньдун являются соавторами диссертации, Чжу Вэньсинь, постдокторантура Чжэцзянского университета, Чжан Цзябао, аспирант, и Гуй Цзяхуй, аспирант Института инструментов нашего университета, являются соавторами диссертации. В число соавторов также входит Хань Чжэньцян, ассоциированный научный сотрудник и аспирант Quliying в Институте приборов нашего университета.
Эта работа финансируется Государственным фондом естественных наук, Государственной программой ключевых исследований и разработок, проектом Студии молодых ученых нашего университета.
