Исследовательская группа под руководством профессора Лей Гуна из Университета науки и технологий (USTC) Китайской академии наук (CAS) и его коллеги разработали подход трехмерной однопиксельной визуализации (3D-SPI), основанный на 3D-светотехнике. полевое освещение (3D-LFI), которое позволяет получать объемные изображения микроскопических объектов с трехмерным оптическим разрешением, близким к дифракционному пределу. Кроме того, они продемонстрировали способность 3D-визуализации контраста оптического поглощения без меток путем визуализации отдельных клеток водорослей in vivo. Исследование под было недавно опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Однопиксельная визуализация (SPI) стала привлекательным методом трехмерной визуализации. Благодаря однопиксельным детекторам вместо обычных матричных датчиков производительность SPI превосходит традиционные детекторы по спектральному диапазону, эффективности обнаружения и временному отклику. Кроме того, однокамерные камеры превосходят традиционные методы визуализации при низкой интенсивности, уровне одиночных фотонов и точном временном разрешении.
Методы 3D-SPI обычно зависят от времени пролета (TOF) или стереовидения для извлечения информации о глубине. Однако существующие реализации могут достигать в лучшем случае только миллиметрового уровня, что не позволяет визуализировать микроскопические объекты, такие как клетки.
Чтобы превысить ограничение разрешения, исследователи создали прототип 3D-LFI-SPM. В результате прототип достигает объема изображения ~390×390×3800 мкм³ и разрешения до 2,7 мкм по латерали и 37 мкм по оси. Они выполнили 3D-визуализацию живых клеток Haematococcus pluvialis без меток и успешно подсчитали живые клетки in situ.
Как и ожидалось, этот подход можно применить для визуализации различных контрастов поглощения биологических образцов. Благодаря возможности визуализации с глубинным разрешением ученые потенциально смогут отслеживать морфологию и рост клеток in situ в будущем. Исследование открывает двери для высокопроизводительного 3D SPI с приложениями в биомедицинских исследованиях и оптических измерениях.