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苏州医工所史国华团队在介观显微成像领域取得进展

2024-07-26 09:03:1511278

来源:苏州医工所

  【仪器网 科技成果光学显微镜是生命科学、医学、材料学等多个领域不可或缺的研究工具。物镜是显微镜的核心器件,决定了显微成像的两个关键参数:分辨率和成像视场。物镜的成像视场和分辨率往往是相互制约的,具备亚微米分辨率物镜的成像视场往往被限制在1mm左右。近年来,跨尺度高通量的成像需求日益增长,常规显微物镜无法同时满足大视场高分辨的成像特性。介观显微物镜具有复杂的光学结构与优秀的像差优化,可以同时实现高数值孔径和超大的成像视场,能显著提升光学显微镜的成像通量。目前的介观物镜成像波段单一,仅能进行可见光或近红外单波段成像,无法满足多样化荧光成像的要求。此外,现有介观物镜成像视场直径集中在3mm-6mm,而越来越多的应用场景需要进一步提升介观物镜的成像视场,以获取更高的成像通量。
 
  近期,苏州医工所史国华团队设计了介观视场下的平场复消色差物镜结构,研制出已报道的亚微米分辨率下,成像视场最大,工作波段最宽的介观显微物镜,并搭建相关单光子/双光子成像系统(图1)。该物镜具备8mm视场直径,0.5NA数值孔径,且成像波段可达400-1000nm。利用该物镜对小鼠脑及肾切片成像,获得了单帧13.5亿像素的超高通量图像(图2a)。与20倍0.5NA的商业物镜进行定量对比,结果显示该介观物镜与商业物镜具备相似的成像质量,却拥有超过商业物镜40倍的成像视场面积;并且首次在同一个物镜上实现单、双光子介观成像(图2b)。实验结果表明,该物镜在大尺度样本高分辨多波段成像方向具有重大潜力,如脑图谱绘制,跨脑区单、双光子成像,类器官高分辨成像等。
 
  该工作以“Large-field objective lens for multi-wavelength microscopy at mesoscale and submicron resolution”为题发表于期刊Opto-Electronic Advances(中国科学院一区)。论文第一作者为博士生徐欣,通讯作者为史国华研究员。该研究获得国家重点研发计划、中国科学院稳定支持基础研究青年团队计划等项目的支持。
 
图1 介观物镜结构及成像系统结构
 
图2 生物样本成像结果

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