Учёные из Нанкина создали компактный микроскоп со сверхразрешением 100 нм

Учёные из Нанкинского университета науки и технологий разработали новый метод сверхразрешающей микроскопии под названием PCA-iSIM. Он позволяет получать изображения клеточных структур с точностью до 100 нанометров в режиме реального времени, при этом значительно проще и дешевле существующих аналогов.

Суть проблемы, которую решает разработка, состоит в следующем: в обычной микроскопии со структурированной подсветкой при использовании высокочастотных световых паттернов их контрастность резко падает, что мешает точно восстанавливать изображение. Команда под руководством профессора Чао Цзо объединила метод главных компонент (PCA) с картированием коэффициентов модуляции, что позволяет «привязать» слабые высокочастотные сигналы к легко фиксируемым низкочастотным паттернам. «Используя возможности PCA для снижения размерности и подавления шумов, мы смогли выделить из данных информацию об освещении и точно восстановить субпиксельные параметры», — объяснил профессор Цзо.

На практике система показала улучшение разрешения более чем в 1,9 раза — до эффективных 100 нм — при скорости съёмки до 30 кадров в секунду. Сложность оптической установки по сравнению с традиционными лазерными системами снизилась почти на 70%. Учёные уже продемонстрировали возможности метода, сняв в реальном времени активность митохондрий в живых клетках — уровень детализации, недоступный для стандартных широкопольных микроскопов.