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[IEEE 2018年第十届传感器阵列与多通道信号处理研讨会(SAM) - 谢菲尔德(2018.7.8-2018.7.11)] 2018年IEEE第十届传感器阵列与多通道信号处理研讨会(SAM) - 基于功率测量的子空间成像方法
摘要： 本文关注仅基于未知区域一侧少量无线收发器的功率测量来实现该区域的高分辨率成像。为此，我们提出一个框架，能实现高分辨率成像所需天线数量的阶数级减少。具体而言，我们证明通过将天线按波长倍数间距排列并采用基于子空间的分析方法，仅需2M+1个发射/接收天线即可对M个目标成像（而现有最优方案需要M2+1个天线）。随后我们在无噪和有噪环境中通过仿真验证了该框架。
关键词： 超分辨率成像，时间反转MUSIC算法，Rytov模型
更新于2025-09-23 15:23:52
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专业探针提供超分辨率成像，那种特殊的闪烁效果。
摘要： 荧光探针为观察细胞细节照亮了道路，但光线本身也可能成为障碍。由于衍射极限的限制，间距小于约200纳米的结构无法被分辨。除非使用具有超分辨率成像功能的探针。这些技术——如可逆饱和线性荧光跃迁（RESOLFT）、光激活定位显微镜（PALM）/随机光学重建显微镜（STORM）——采用能实现明暗转换及颜色切换的特殊探针、染料和荧光蛋白（FPs）。"我们需要将标记物与显微镜结合来突破衍射屏障，"在哥廷根大学医学中心和马克斯·普朗克生物物理化学研究所研发探针的Stefan Jakobs表示。他指出，在结构光照明显微镜（SIM）中，实验室通?？墒迪?00纳米分辨率；而采用受激发射损耗显微镜（STED）、RESOLFT、PALM或STORM技术的科学家则能突破50纳米分辨率。原则上，这些方法不受衍射限制。
关键词： 风暴、受激发射损耗、可逆饱和光学线性荧光跃迁、超分辨率成像、结构光照明显微技术、荧光探针、衍射极限、光激活定位显微技术
更新于2025-09-23 15:21:21
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通过操控水下微球获得的大视场超分辨率图像
摘要： 通过具有适当折射率的介质微球可获得超分辨率图像。但在实际应用中，必须将微球移动至目标位置并扫描特定大区域。本文提出一种利用四维精密位移台定位微球的简易方法。仿真证实：浸没于酒精中的16微米钡钛酸盐玻璃（BTG）微球可获得高质量成像，且探针与流动液体对成像的影响可忽略。因此通过驱动位移台，该浸没微球能以10微米/秒速度沿X/Y轴扫描样品表面，并通过拼接不同位置图像实现大视场成像。本研究为超分辨率成像提供了新技术，在科研领域具有广泛应用前景。
关键词： 光子纳米射流、扫描、超分辨率成像、大视场、微球
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用纳米钟实现超分辨率成像
摘要： 本文展示了一种受PALM和STORM部分启发的光学超分辨新方案。该方案通过为视场中每个目标标记可独立检测的信号，从而突破衍射极限实现更高分辨率的单目标识别与定位。我们通过成像远小于光学分辨率极限的纳米颗粒验证了该方法——所采用的"标记"是金属纳米颗粒制成的纳米级"铃铛"振动频率（其声频振动处于多GHz量级）。由于这些颗粒的振动易于激发和检测，且频率与粒径直接相关，即便它们小于且间距小于光学分辨率极限，我们仍能区分足够多不同尺寸颗粒的信号。采用该方案，我们实现了约3纳米精度的纳米颗粒定位。该方法具有多重优势：此类纳米颗粒易导入细胞且生物相容性好，无光漂白现象，还能便捷制备出粒径高度分散的样品。据估算，利用金纳米球的振动频率，每个光学点扩散函数可区分50种以上不同颗粒（或频率通道）。若采用更复杂结构（如纳米棒）和检测技术（如偏振或波长选择性检测），可开发的通道数量将更为可观，这使该技术有望成为实现超光学分辨率成像的通用方法。
关键词： 光学分辨率极限、声学振动频率、纳米粒子、纳米铃、超分辨率成像
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用HIDE探针在活细胞超分辨率成像中揭示内体运动缺陷
摘要： 我们报道了新型基于脂质的高密度环境敏感（HIDE）探针，能精准选择性地在超分辨率下对内溶酶体及其动态进行长时间成像。通过用小分子DiIC16TCO或DiIC16'TCO处理活细胞，随后与硅罗丹明染料SiR-Tz发生原位四嗪连接反应，在内溶酶体膜上生成HIDE探针DiIC16-SiR和DiIC16'-SiR。这些新探针支持对原代细胞器动态进行超过7分钟的超分辨率视频采集，且内体结构或功能未出现可检测变化。利用DiIC16-SiR和DiIC16'-SiR，我们直接观察到尼曼-匹克C型病患者细胞中内体运动缺陷的证据。在野生型成纤维细胞中，该探针揭示了独特但罕见的内体"亲吻-奔跑"事件——这是共聚焦方法无法观测到的现象。我们的研究为NPC1蛋白在细胞器运动及胆固醇转运中的作用提供了新见解。
关键词： HIDE探针、内体-溶酶体、超分辨率成像、细胞器动力学、尼曼-匹克C型疾病
更新于2025-09-23 15:21:01
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光漂白技术实现了蓝细菌<em>原绿球藻</em>中FtsZ环的超分辨率成像
摘要： 超分辨率显微镜已被广泛应用于研究多种生物体的蛋白质相互作用和亚细胞结构。然而在光合生物中，超分辨率成像的横向分辨率仅为约100纳米。这种低分辨率主要源于超分辨率成像（如随机光学重建显微镜STORM）所需的高强度激光导致光合细胞产生强烈的自发荧光背景。本文介绍了一种新近开发的用于观测海洋微微型蓝细菌原绿球藻的光漂白辅助STORM方法。经过光漂白处理后，原绿球藻的自发荧光被有效抑制，使得STORM成像的横向分辨率可达约10纳米。利用该方法，我们获得了FtsZ蛋白在活体内的三维空间排布，并解析了原绿球藻细胞周期中四种不同的FtsZ环形态。本方法或可推广应用于其他光合生物的超分辨率成像。
关键词： 原绿球藻、光漂白、FtsZ环、免疫学与感染、STORM（随机光学重建显微镜）、细胞分裂、蓝细菌、超分辨率成像、三维、第141期
更新于2025-09-23 15:21:01
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提高荧光寿命以改善STED纳米显微镜的分辨率
摘要： 超分辨率显微镜（SRM）因其能观测小于200纳米的微小物体，对生物科学产生了重大影响。受激发射损耗（STED）显微镜是这类SRM技术的主要类别之一，它通过纯光学调制荧光行为实现超越衍射极限的分辨率。本研究探究了激光束在共聚焦与STED成像模式下对荧光寿命的影响。结果表明：随着照射时间延长，两种荧光微球在STED成像模式中的荧光寿命较共聚焦模式出现显著变化。这种荧光寿命的增加会降低饱和光强，从而在相同损耗功率下提升STED成像分辨率。该现象在固定HeLa细胞中Star635P标记的人类Nup153蛋白上同样被观察到，这可为合成对环境敏感以提升STED纳米显微分辨率的荧光标记物提供参考依据。
关键词： 共聚焦显微镜、超分辨率成像、荧光寿命、荧光显微镜
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用定量光谱分析进行团簇提取的自组装纳米载体超分辨率成像
摘要： 自组装纳米载体为生物成像、诊断和药物递送提供了广泛的应用前景。对纳米载体进行无创可视化和表征对于理解其结构-功能关系至关重要。然而，利用现有技术在样本原生环境中实现纳米载体的定量可视化仍具挑战性。单分子定位显微镜（SMLM）有望在原生环境中同时提供高分辨率的纳米载体可视化和定量分析。但SMLM所用荧光探针的非特异性结合可能引入伪影，这给SMLM图像的定量分析带来困难。我们证明了采用纳米级形貌光谱点积累技术（sPAINT）实现具有分子特异性的自组装聚合物囊泡（PS）可视化的可行性。此外，通过分析结合于PS的尼罗红（NR）分子的独特光谱特征，我们排除了非特异性NR结合产生的伪影。进一步开发的定量光谱聚类分析技术（qSPACE）使定位密度较sPAINT提升4倍，从而将PS尺寸测量的变异系数控制在5%以内。最终采用qSPACE技术，我们在水溶液中以约20纳米的定位精度实现了不同浓度PS的定量成像，相比传统SMLM将样本误识别率降低了97%。
关键词： 纳米载体、尼罗红、超分辨率成像、单分子定位显微镜、光谱分析、聚合物囊泡
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于3D打印共焦波导的0.1太赫兹超分辨率成像
摘要： 该论文报道了一种基于波导的无透镜太赫兹（THz）成像方法。该方法不仅继承了传统共焦成像的优势，还实现了太赫兹波段的超分辨率成像。通过3D打印与金属包覆技术制备的波导可有效替代传统透镜，实现太赫兹波的传输与聚焦。为验证效果，研究团队制作了两根空心波导（内径8毫米，长度60毫米），并搭建了0.1太赫兹共焦波导成像系统。将成像目标置于波导焦点处并进行二维扫描后，获得了最小分辨率达1.41毫米（小于波长1/2）的高质量太赫兹图像。研究还对太赫兹在波导中的聚焦机制与传输特性进行了模拟分析，仿真结果与实验数据吻合。
关键词： 太赫兹波导，3D打印，共焦系统，超分辨率成像
更新于2025-09-12 10:27:22
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更快、更清晰、更深入：结构光照明显微镜在生物成像中的应用
摘要： 结构光照明显微镜（SIM）可在活体样本中实现快速超分辨率（SR）成像。我们综述了超分辨结构光照明显微镜技术的最新进展，重点关注成像速度、分辨率和成像深度。自数十年前问世以来，该技术已发展出多种实施方案，每种方案各具优缺点。我们对此展开讨论，旨在为生物学家提供实用指南，并指明哪种方法最适合特定应用场景。
关键词： 结构光照明显微镜、分辨率、生物成像、超分辨率成像、成像速度、深度
更新于2025-09-09 09:28:46