Vaizdų rekonstrukcija iš vieno pikselio: konfokalinio vaizdinimo riba

Anotacija

Šviesos nanoskopija sulaukia didelio susidomėjimo vizualizuojant fluorescencines struktūras nanometrų skalėje. Pastaruoju metu difrakcijos ribą įveikė įvairūs nanoskopijos metodai, tačiau praktiškai juos dažnai riboja specialių fluoroforų poreikis, netrivialus gautų duomenų apdorojimas arba didelė kaina bei sudėtingas techninis įgyvendinimas. Dėl šių priežasčių konfokalinė mikroskopija, pasižyminti palyginti maža skiriamąja geba, vis dar yra dominuojantis metodas biomoksluose. Anksčiau buvo parodyta, kad vaizdo skenavimo mikroskopija (Image Scanning Microscopy; ISM) su matriciniu detektoriumi gali pagerinti konfokalinės mikroskopijos skiriamąją gebą. Šiame darbe apžvelgiame konfokalinės mikroskopijos principus ir pateikiame paprastą metodą, pagrįstą ISM, taikant kitokį vaizdo suformavimo būdą. Šį metodą galima lengvai įgyvendinti bet kurioje vaizdinimo sistemoje, pagrįstoje lazeriniu skenavimu su kameros detekcija, ir eksperimentiškai pasiekti teorinę konfokalinės mikroskopijos skiriamosios gebos ribą. Mūsų metodas, vieno pikselio rekonstrukcijos vaizdinimas (Single Pixel Reconstruction Imaging, SPiRI), leidžia atlikti didelės raiškos 3D vaizdinimą, naudojant vaizdų formavimą tik iš vieno kiekvieno įrašyto kadro pikselio. Mes pasiekiame eksperimentinę 330 nm z plokštumos skiriamąją gebą, kuri anksčiau nebuvo parodyta įprastose konfokalinėse ar ISM pagrįstose vaizdinimo sistemose. SPiRI metodas pasižymi mažu xy plokštumos ir z plokštumos skiriamųjų gebų FWHM santykiu, o tai reiškia didelį 3D fluorescencinio vaizdo pagerėjimą. Siekdami pademonstruoti SPiRI, pristatome didelio tikslumo 3D bakterijų chromosomos struktūrą.