【摘 要】
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高分辨率的记录活细胞中细胞器的动态生物过程对于理解生命至关重要。如何以非侵入方式,对活细胞进行实时高时空分辨率的成像一直是科学家研究的重点。相比于传统的宽场和共聚焦成像技术,光片荧光显微镜以其高时空分辨率、低损伤和可长时间成像的综合能力,成为实现该目标的首选技术。但受限于普通高斯光片分辨率和视场的制约,如何在不损失轴向分辨率的前提下在光传播的方向上实现更大的视野是光片荧光显微技术中亟待解决的问题。
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高分辨率的记录活细胞中细胞器的动态生物过程对于理解生命至关重要。如何以非侵入方式,对活细胞进行实时高时空分辨率的成像一直是科学家研究的重点。相比于传统的宽场和共聚焦成像技术,光片荧光显微镜以其高时空分辨率、低损伤和可长时间成像的综合能力,成为实现该目标的首选技术。但受限于普通高斯光片分辨率和视场的制约,如何在不损失轴向分辨率的前提下在光传播的方向上实现更大的视野是光片荧光显微技术中亟待解决的问题。本文展示了一种使用线光束和双环掩模组合,产生无色差的低旁瓣超薄静态贝塞尔光片的简单有效的方法,实现以1 vol/s的速度,280 nm/500 nm的横向/轴向分辨率对活细胞进行长时间无创的三维双色成像。具体工作如下:1.基于菲涅尔衍射理论完成光片产生的理论分析和光学仿真,优化了掩模几何参数,以产生可覆盖全细胞的低旁瓣薄光片。2.设计并搭建了一套基于上述光片理论的荧光显微成像系统,编写了系统控制程序,并对系统的性能进行了测试。后续根据实际应用对系统结构做了进一步优化。3.利用搭建的光片显微成像系统观察了不同标记的细胞器及其之间的相互作用,成像结果展现了本系统在生物研究中的巨大潜力。该系统的设计以生命科学领域中对三维活细胞高分辨率长时程成像的技术需求为出发点,旨在为相关生物医学领域研究者提供一种低成本、高性能、结构简单和易于使用的成像工具,希望该系统不断迭代改进最终能得到广泛的应用。
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