蘇州醫(yī)工所在介觀顯微成像研究方面獲進展
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】作為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等多個領(lǐng)域不可或缺的研究工具，光學(xué)顯微鏡利用光學(xué)原理將肉眼無法分辨的微小物體放大成像，使研究者能夠深入觀察物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和特征。光學(xué)顯微鏡是生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域的重要的研究工具。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，通過對病理切片的觀察，醫(yī)生可以準確判斷疾病的類型和嚴重程度，為患者的治療提供精確指導(dǎo)。同時，光學(xué)顯微鏡在微生物學(xué)和免疫學(xué)中的應(yīng)用，也為傳染病的診斷和治療提供了科學(xué)依據(jù)。
物鏡是顯微鏡的核心器件，決定顯微成像的分辨率和成像視場兩個關(guān)鍵參數(shù)。物鏡的成像視場和分辨率相互制約，而具備亞微米分辨率物鏡的成像視場往往被限制在1mm左右。近年來，跨尺度高通量的成像需求日益增長，但常規(guī)顯微物鏡無法同時滿足大視場高分辨的成像特性。介觀顯微物鏡具有復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)與優(yōu)秀的像差優(yōu)化，能夠同時實現(xiàn)高數(shù)值孔徑和超大的成像視場，顯著提升光學(xué)顯微鏡的成像通量。
然而，目前的介觀物鏡成像波段單一，僅可進行可見光或近紅外單波段成像，無法滿足多樣化熒光成像的要求。此外，現(xiàn)有介觀物鏡成像視場直徑集中在3mm至6mm，而越來越多的應(yīng)用場景需要進一步提升介觀物鏡的成像視場以獲取更高的成像通量。
近期，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所史國華團隊設(shè)計了介觀視場下的平場復(fù)消色差物鏡結(jié)構(gòu)，研制出已報道的亞微米分辨率下成像視場最大且工作波段最寬的介觀顯微物鏡，并搭建相關(guān)單光子/雙光子成像系統(tǒng)。該物鏡具備8mm視場直徑，0.5NA數(shù)值孔徑，且成像波段可達400至1000nm。研究利用該物鏡對小鼠腦和腎切片成像，獲得了單幀13.5億像素的超高通量圖像。研究將該物鏡與20倍0.5NA的商業(yè)物鏡進行定量對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該介觀物鏡與商業(yè)物鏡具備相似的成像質(zhì)量，卻擁有超過商業(yè)物鏡40倍的成像視場面積。同時，研究在同一個物鏡上實現(xiàn)了單光子/雙光子介觀成像。實驗結(jié)果表明，該物鏡在大尺度樣本高分辨多波段成像如腦圖譜繪制、跨腦區(qū)單光子/雙光子成像、類器官高分辨成像等方面具有潛力。
相關(guān)研究成果以Large-field objective lens for multi-wavelength microscopy at mesoscale and submicron resolution為題，發(fā)表在《光電進展》(Opto-Electronic Advances)上。
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