Forskning præsenterer 2D dipolorienteringsmetode til kortlægning af celler

For at løse problemet med dipolorienteringsopløsning har professor Xi Pengs forskningsgruppe fra Peking University udviklet en 2D dipolorienteringskortlægningsmetode, SDOM, og optisk lock-in detektions superopløsningsdipolorienteringskortlægning, OLID-SDOM. I PhotoniX , rapporterer forskergruppen om et superopløsnings 3D orienteringskortlægningsmikroskop kaldet 3DOM.

3DOM-metoden er baseret på den polariserede strukturerede belysningsmikroskopi udviklet af forskergruppen. Ved at vende princippet om Youngs dobbeltspalteinterferens og kombinere det med princippet om reversible lysbaner, bruges forskellige vinkler på striberne til at producere positive og negative førsteordens stråler i forskellige retninger.

Desuden kan en enkelt retning af vippet belysning produceres ved blot at blokere det tilsvarende negative førsteordens lys. Ved at projicere denne hældning til forskellige vinkler af z-aksen og rekonstruere billedet ved hjælp af FISTA-algoritmen, kan højpræcisionsopløsning af dipolorienteringen opnås ved at kombinere polarisationsmodulationskoefficienterne og rekonstruktionen resulterer i reciprokt rum.

Samlet set overvinder den foreslåede 3DOM-metode effektivt begrænsningerne af fluorescenspolarisationsmikroskopi i rumlig opløsning og 3D-orienteringskortlægning ved brug af widefield-billeddannelse.

3DOM giver en mere omfattende forståelse af den 3D rumlige struktur af fluoroformolekyler. Dette sætter os ikke kun i stand til at skelne mellem forskellige cytoskeletorganisationer (aktinfilamenter og mikrotubuli), men også til at opnå værdifuld indsigt i filamentbindingskompaktheden og rækkefølgen af ​​subcellulære strukturer.

Desuden rummer 3DOM et betydeligt potentiale i DNA-bøjning og orientering af membranøse organeller. En af de vigtigste fordele ved 3DOM er dens lette opgraderingsmuligheder til eksisterende widefield-systemer. Den enkle implementering, nøjagtige 3D-dipolorienteringsinformation og overlegne rumlige tidsmæssige opløsning af 3DOM gør den velegnet til en bred vifte af applikationer, hvilket forbedrer dens tilgængelighed og anvendelighed i forskellige forskningsmiljøer.

Dette kraftfulde værktøj giver forskere mulighed for at opklare de indviklede kompleksiteter af subcellulær struktur, biomekanik og biodynamik, hvilket revolutionerer vores forståelse af cellulære processer. Forskerne forudser, at 3DOM fremmer forståelsen på tværs af et væld af biologiske strukturer og interaktioner, der fungerer på nanoskala.

Flere oplysninger: Suyi Zhong et al., Tredimensionel dipolorienteringskortlægning med høj tids-rumlig opløsning ved brug af polarisationsmodulation, PhotoniX (2024). DOI:10.1186/s43074-024-00127-6

Leveret af Peking University