《無標記定量共聚焦位相顯微技術》是依託北京大學，由席鵬擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無標記定量共聚焦位相顯微技術
- 項目負責人：席鵬
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
定量位相探測在生命科學研究中具有重要意義。雖然共聚焦顯微技術已經在細胞研究中得到廣泛套用，但是它無法直接獲取細胞位相信息。利用差分位相干涉可以獲取位相信息，但其光強-位相關係為非線性；同時它需要利用二維探測器，無法直接與共聚焦技術兼容。我們通過雷射斜射掃描顯微技術(LOSOM)，成功將共聚焦螢光成像與位相成像相結合。在本申請中，我們提出一種基於LOSOM的定量位相成像技術。利用Schlieren共聚焦部分遮擋能夠獲取位相一階偏導數的特點，我們設計了兩種實現位相成像的方案：（1）利用XY軸的快門光闌實現四個方向的偏導數測量；（2）利用一個載有四種不同發光光譜的量子點螢光編碼板實現四個方向的偏導數測量。然後，通過求解線性方程實現反推位相。這一工作能夠充分利用LOSOM技術與位相導數直接相關的特點，實現LOSOM從定性到定量成像的進展。本工作將實現定量位相與定量螢光雙模態成像。
結題摘要
本項目針對傳統成像技術難以獲得準確定量位相的問題，以及顯微成像中解析度受到衍射極限制約的問題，從多個角度進行了研究，具體工作如下：1. 雙光子Schlieren位相成像技術。傳統的雙光子成像無法實現位相的獲取。通過Schlieren成像技術，並將其與上轉換螢光板結合，通過檢流計掃描成像，我們獲得了精確的光強-位相定量關係，並將其套用於對細胞的定量位相成像。這一工作近期發表於Appl. Opt.期刊。 2. 利用高摻上轉換納米粒子，我們利用高摻UCNP可以在808nm照射下實現光子雪崩效應，極大地降低受激輻射的閾值。我們利用30mW的雷射實現了28nm的解析度。這一工作於2017年發表在Nature期刊。3. 為了進一步降低STED功率，我們利用鏡面反射與入射光形成干涉，將軸向點擴展函式壓縮到100nm，實現了軸向解析度的6倍提升，同時在STED上得到了2倍的解析度提升。我們得到了19nm的解析度，並首次觀察到了細胞核孔內環的環狀結構，和病毒絲蛋白的殼層結構。這一工作發表在Light: Science and Applications上(IF=13.6)，並得到了Nature Photonics的亮點報導。 4. 我們發展了一種新型的、基於偏振的超分辨技術。由於螢光的偶極子特性，探測偶極子方位能夠更為精確地描述蛋白的排布。我們利用激發光調製，實現了偶極子映射超分辨，能夠對活細胞進行動態觀察。這一工作發表在Light: Science and Applications上，並得到了Nature Methods的亮點報導。 同時，利用金納米顆粒表面增強拉曼散射效應 ，我們實現了對SERS納米粒子的偶極子方位角的測量，這一工作近期發表在Nanoscale期刊。5. 通過綜合性利用量子點的發光特性，我們實現了量子點在基於受激輻射的超分辨、結構光照明、基於閃爍統計的超分辨、和單分子定位等超分辨技術中的套用，覆蓋了目前幾乎所有的超分辨技術。這一工作發表在ACS Photonics上。 上述工作得到Nature Photonics, Nature Methods，Chem期刊等的亮點報導，並得到諾貝爾獎得主朱棣文教授在內的多名國際知名教授的多次引用和高度評價。已授權美國專利1份，中國專利4份。申請人同時獲得美國光學學會高級會員和北京市基金委傑出青年基金。
