Наука 10 марта 2023

Создана технология высокоскоростной микроскопии со сверхвысоким разрешением

Исследователи разработали технологию ускоренной микроскопии с высоким пространственным разрешением.

Читайте «Хайтек» в

Китайские физики представили технологию, с помощью которой можно наблюдать за микроскопическими явлениями с частотой 1200 кадров в секунду и пространственным разрешением 100 нм. Временная компрессионная микроскопия со сверхвысоким разрешением разрешает противоречие между скоростью съемки и детализацией.

Дифракция света накладывает ограничение на пространственное разрешение оптической микроскопии, что затрудняет исследование более тонких структур. Для решения этой проблемы исследователи разработали множество альтернативных способов съемки, которые позволяют изучать объекты в наномасштабах, но все они снижают скорость съемки.

Новая технология объединяет улучшенную временную компрессионную микроскопию с реконструкцией изображений сверхвысокого разрешения на основе глубокого обучения. Чтобы повысить скорость съемки, исследователи используют реконструкцию нескольких изображений из одного сжатого снимка.

Разработанный алгоритм использует оценку движения, оценку слияния, коррекцию сцены и обработку со сверхвысоким разрешением для извлечения последовательности изображений со сверхвысоким разрешением из исходных снимков.

Для демонстрации работы технологии исследователи визуализировали поток флуоресцентных шариков в микроканале. После реконструкции они получили серию снимков, сделанных с частотой 1200 кадров в секунду и пространственным разрешением 100 нм.

Эта работа представляет собой мощный инструмент для наблюдения за высокоскоростной динамикой тонких структур, особенно в гидромеханике и биомедицине, например, для измерения скорости микропотока, изучения взаимодействия органелл, внутриклеточного транспорта и нейронной динамики.
Шиан Чжан, соавтор исследования из Восточно-Китайского педагогического университета