和其它光電產(chǎn)品一樣游桩，不同的應(yīng)用決定了我們要靈活選擇合適參數(shù)的器件牲迫，正所謂俗話說得好，只選對的不選貴的借卧。那么在醫(yī)用生物超
分辨顯微中盹憎，為何結(jié)構(gòu)光超分辨顯微如此受歡迎？而在結(jié)構(gòu)光超分辨顯微中為何大佬們都熱衷使用ForthDDLCOS液晶空間光調(diào)制器
呢铐刘？下面讓我們來探討一下陪每。
和其它光電產(chǎn)品一樣，不同的應(yīng)用決定了我們要靈活選擇合適參數(shù)的器件镰吵，正所謂俗話說得好檩禾，只選對的不選貴的。那么在醫(yī)用生物超
分辨顯微中疤祭，為何結(jié)構(gòu)光超分辨顯微如此受歡迎盼产？而在結(jié)構(gòu)光超分辨顯微中為何大佬們都熱衷使用ForthDD液晶空間光調(diào)制器呢？下
面讓我們來探討一下勺馆。
什么是結(jié)構(gòu)光超分辨顯微辆飘？眾所周知如果使用傳統(tǒng)光學顯微成像，那么一定繞不開的問題是分辨率大小谓传，而分辨率大小又受到阿貝衍射
極限的限制蜈项。網(wǎng)上已經(jīng)有很多關(guān)于衍射極限的詳細知識了，比如下圖续挟。我在這里就通俗講一下：就是當所觀察的目標直徑小于200nm
時紧卒，傳統(tǒng)光學顯微鏡就無法將它和其他不想看的物質(zhì)分辨開了。也許在以前觀察的物質(zhì)都是直徑大于200nm诗祸，我們還不會受到衍射極
限的困擾跑芳，可是在科技日新月異的現(xiàn)在，我們要觀察的物質(zhì)越來越小直颅。尤其是在利用熒光成像的活體細胞領(lǐng)域博个，比方說以前我們要觀察
直徑大小有500nm左右的線粒體，還不會被200nm的衍射極限所影響功偿，我們能分辨出線粒體發(fā)出的熒光成像盆佣。可是當觀察線粒體中只
有30nm大小的的核糖體時，想要觀察它就必須突破衍射極限共耍，否則就被線粒體的熒光掩蓋了虑灰。但這又怎么能難到足智多謀的科學家
呢，為了從某種意義上“突破衍射極限”痹兜，科學家發(fā)明了3種超分辨顯微穆咐。
第一種STED超分辨顯微成像：分辨大小可達20nm~60nm的受激發(fā)射損耗，我們還是利用線粒體和核糖體來說明字旭，只不過這個線粒體
的直徑改成200nm对湃。而科學家的辦法就是利用“遮擋”用一種只能給線粒體染上的熒光蛋白給200nm的線粒體染上，然后用另一種特
殊的只能染核糖體的熒光蛋白給核糖體染上遗淳。用紅光波長的光激發(fā)線粒體發(fā)熒光熟尉，然后用藍光波長的光照射，這可就用到神奇的三原色
了（PS:就是小學常玩的用藍色的水筆涂紅色的紙洲脂，最后紙成了黑色）斤儿，藍光波長的光照會使原本激發(fā)線粒體發(fā)熒光的紅光失效，卻能
讓核糖體上的蛋白發(fā)光恐锦。利用這樣的“遮擋”使得30nm的核糖體能被觀察到（PS:其實我感覺還是挺繞的）往果。雖然可以觀察到最小達
20nm的目標，但是它的問題是超高的光損耗（畢竟用到兩種光卻只有一種光生效）和極其受限制的熒光蛋白（這種東西肯定不會便
宜）導致在活細胞成像領(lǐng)域其實是不好用的一铅。
第二種單分子定位超分辨顯微成像（SMLM）：分辨率可達10nm~30nm的隨機單分子定位陕贮。為了便于解釋，我們還是利用線粒體和
核糖體來說明潘飘，只不過核糖體又成了可憐的10nm大小了肮之。也是利用只染核糖體的特殊熒光蛋白給核糖體染上，然后用光（一般是
405nm波長）在極短的時間里照射卜录，記錄下核糖體發(fā)光的部位戈擒。接著呢用另一種光（一般用488nm波長）照射使熒光蛋白暫時失活，
然后再用405nm的光激活艰毒，如此往復千萬次筐高，將熒光蛋白發(fā)光軌跡記錄下來并擬合計算，就得到核糖體全貌丑瞧，至于什么PALM柑土，
FPALM以及STORM都和以上大同小異。存在的問題也很明顯绊汹，那就是耗費時間太長了稽屏，萬一核糖體活不了那么久怎么辦？
第三種結(jié)構(gòu)光超分辨顯微成像（SIM）：自然是要用到我們的ForthDD LCOS鐵電液晶空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)光超分辨顯微成像啦西乖，為了
說明原理我們再次請到了我們的勞模同志核糖體狐榔，不過這次核糖體又長成了50nm了坛增。如果說上述方法是利用核糖體局部來表征整體，
那么結(jié)構(gòu)光就是用簡單來表征復雜荒叼。這就用到了莫爾條紋：當兩個高頻且相近的光發(fā)生干涉時，它們的干涉光條紋變?yōu)榈皖l典鸡。我們利用
4thDD鐵電液晶空間光調(diào)制器將調(diào)制好的兩束結(jié)構(gòu)光照射到我們要觀察的核糖體區(qū)域被廓，然后不斷從各個方向照射，將得到的熒光干涉
圖案用scmos相機捕捉后經(jīng)過傅里葉變化萝玷，卷積處理等重構(gòu)后便能得到相當精確的核糖體圖案了嫁乘。而它相較以上超分辨的優(yōu)勢則是激
發(fā)光強度弱，對熒光染料沒有什么要求球碉，成像速度快蜓斧，是用于活體細胞成像的不二之選。
ForthDD LCOS鐵電空間光調(diào)制器在結(jié)構(gòu)光照明顯微中的應(yīng)用
蘇州醫(yī)工所使用的照明顯微激光—結(jié)構(gòu)光超分辨系統(tǒng)（線性／非線性結(jié)構(gòu)光光路共用）光路原理如下圖所示睁冬，采用４路激光（405挎春、
488、561豆拨、647nｍ）（PS:如果您覺得這種光路過于復雜的話可以使用昊量光電獨家代理的法國Oxxius可定制合束激光器直奋，一臺激
光器最多搞定8種光源，對付4光路簡直不要太簡單Ｊ┖獭）對鐵電液晶空間光調(diào)制器LCOS（型號：SXGA-3DM）進行照明脚线，激光經(jīng)過光
纖耦合－準直擴束系統(tǒng)后經(jīng)偏振分光棱鏡（PBS）后垂直投射到LCOS上獲得相位調(diào)制；衍射光經(jīng)過傅里葉透鏡后在其后焦面上得到頻
譜弥搞；采用mask濾波系統(tǒng)進行空間濾波邮绿，僅使-1級和1級衍射光通過；兩束光波干涉產(chǎn)生余弦分布的高對比度結(jié)構(gòu)光條紋激發(fā)熒光樣
品攀例。進行三維成像時船逮，切換MASK濾波器讓０級光和±１級光同時通過并干涉產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光條紋。系統(tǒng)所用物鏡為奧林巴斯NA1.49粤铭、
100×浸油TIFR物鏡傻唾。線性結(jié)構(gòu)光模式時，采集三個方向角上三個相位的熒光圖像（共９張）進行圖像重構(gòu)承耿；非線性結(jié)構(gòu)光模式則采集
６個方向角上５個相位共30幀熒光圖像冠骄。
當然，為了保證結(jié)構(gòu)光能發(fā)生高對比度的穩(wěn)定干涉加袋，必須調(diào)整結(jié)構(gòu)光偏振態(tài)凛辣。如果需要實時調(diào)整，這里我們建議采用1/4波片和1/2
波片配合LCC實現(xiàn)职烧。
北京大學在應(yīng)用偏振光結(jié)構(gòu)光超分辨顯微技術(shù)（PSIM)研究蛋白在亞細胞結(jié)構(gòu)中的定位和取向時應(yīng)用Forthdd 公司SXGA—3DM空間
光調(diào)制器成功提取熒光分子的偶極子方位信息與超分辨結(jié)構(gòu)信息扁誓。同時防泵，研究人員進行了大量的生物學實驗來證明其廣泛的適用性，如
λ-DNA蝗敢、BAPE細胞和小鼠腎組織中的肌動蛋白絲捷泞、肌動蛋白和肌球蛋白之間的相互作用，以及中GFP染色的U2OS活細胞微管寿谴。特別
是锁右，研究小組針對神經(jīng)元中的膜相關(guān)周期骨架（MPS）進行了研究。PSIM以極其高的空間分辨率和準確的偏振檢測讶泰，揭示了肌動蛋白
環(huán)在MPS中“并排”組裝的新模型咏瑟，推翻了以往發(fā)表在Science上的肌動蛋白環(huán)“端到端”的結(jié)構(gòu)假設(shè)。
圖中pSIM揭示了肌動蛋白環(huán)在MPS中“并排”組裝的新模型痪署，推翻了以往的肌動蛋白環(huán)“端到端”的結(jié)構(gòu)假設(shè)
昊量光電獨家代理Forthdd 公司的鐵電液晶空間光調(diào)制器（LCOS）码泞，其超高的性價比，絕對是科研和工業(yè)領(lǐng)域的必備神器狼犯！
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