Химики разработали метод микроскопии сверхвысокого разрешения без лазера
Алгоритм использует свет химических реакций
Китайские ученые разработали метод микроскопии сверхвысокого разрешения, который обходится без лазерного возбуждения: вместо этого используется свет химических реакций. Новый алгоритм реконструкции позволил разглядеть внутриклеточные структуры с разрешением около 100 нанометров и непрерывно наблюдать за живой клеткой на протяжении 41 часа. Работа опубликована в журнале Nature.
Микроскопия сверхвысокого разрешения обычно строится на возбуждении флуоресцентных меток лазером, и это накладывает ряд ограничений. Главная проблема состоит в том, что чем ярче и дольше светит лазер, тем быстрее метки выцветают, и тем сильнее повреждается живая клетка. Альтернатива найдена в химическом свечении — у него нет фонового засвета, и оно куда бережнее к клетке. Но фотонов от единичной реакции рождается мало, поэтому для одного снимка нужна выдержка в десятки секунд, а это делает недоступным сверхвысокое разрешение, которое обычно достигается за счет анализа множества быстро сменяющихся кадров.
Цзяньдун Фэн (Jiandong Feng) из Чжэцзянского университета и Харбинского технологического института и его коллеги нашли решение проблемы. Разработанный ими метод записывает последовательность кадров свечения и ищет в мерцании отдельных молекул-излучателей корреляции между соседними пикселями. Подход чем-то похож на флуктуационную флуоресцентную микроскопию, но настроен под особенности химического, а не лазерного свечения. Чтобы компенсировать неравномерность свечения по полю зрения, авторы добавили карту энтропии, которая показывает, где на самом деле есть излучающие молекулы, и взвешивает по ней корреляционный анализ, а затем восстанавливают изображение финальной деконволюцией с ограничениями на разреженность и непрерывность сигнала.