自适应光学在生物荧光显微成像技术中的应用
本文选题:生物活体成像 + 荧光显微成像 ; 参考:《中国科学:物理学 力学 天文学》2017年08期
【摘要】:显微成像是开展微观生命科学研究的重要手段,其中荧光显微成像以其可特异性标记、暗场对比度高、动态示踪性能出色等优势在生物成像领域占据重要地位.由于活体生物组织通常是非透明、非均匀、各向异性的复杂三维结构,激发光和发射荧光在生物组织内传播时均会由于折射、散射、吸收等作用使得光波波前发生明显畸变,造成激发光点扩散函数以及荧光成像点扩散函数的性能显著降低.借助自适应光学技术可对上述经由生物组织传播产生的波前畸变进行实时探测和精确校正,从而提升激发光照明和发射荧光成像的空间分辨率和深度.本文归纳了生物荧光显微成像中的不同像差来源,介绍了自适应光学波前传感和校正的方法,概括了不同成像方式下波前校正的要求,重点讨论了自适应光学技术在不同类型荧光显微成像中的运用和实现方法,并对其今后的应用目标和发展方向提出展望.
[Abstract]:Microscopic imaging is an important means of microcosmic life science research. Fluorescence microscopic imaging plays an important role in the field of biological imaging because of its specific labeling, high contrast of dark field, excellent dynamic tracer performance and so on. As living biological tissues are usually non-transparent, heterogeneous, anisotropic and complex three-dimensional structures, both excited light and emission fluorescence propagate in biological tissues due to the effects of refraction, scattering, absorption and so on, which make the wavefront of light obviously distorted. The properties of the excited spot diffusion function and the fluorescence imaging point diffusion function are significantly reduced. By means of adaptive optics, the wavefront distortion caused by the propagation of biological tissue can be detected and accurately corrected in real time, thus enhancing the spatial resolution and depth of excitation illumination and emission fluorescence imaging. In this paper, the different sources of aberration in biological fluorescence microimaging are summarized, the methods of adaptive optical wavefront preduction and correction are introduced, and the requirements of wavefront correction under different imaging modes are summarized. The application and implementation of adaptive optics in different types of fluorescence microscopic imaging are discussed in detail, and the future application goals and development directions are also presented.
【作者单位】: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室;中国科学院大学;北京大学分子医学研究所;北京大学数学科学学院数学及其应用教育部重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(编号:61101156,91232715,61421062,61520106004,61375022) 国家重点基础研究发展计划(编号:2011CB809105)资助
【分类号】:O439;Q-336
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