厚い生物標本における疎スパース走査SIMを用いた深部体積超解像イメージング

科学分野:

• バイオフォトニクスおよび高度な顕微鏡技術。
• 生物学的研究のための新しいイメージングモダリティの開発。

背景:

• 高解像度蛍光顕微鏡は、光の散乱と浸透性の限界により、厚い標本の深部イメージングにおいて課題に直面しています。
• 構造化照明顕微鏡（SIM）は超解像を提供しますが、散乱に敏感であり、体積イメージングを妨げます。
• 既存の方法では、複雑な生物環境における深部イメージングに苦労しています。

研究 の 目的:

• 厚く生きた標本における深部イメージングのための超解像顕微鏡技術を開発すること。
• 散乱を起こしやすい生物標本における従来のSIMの限界を克服すること。
• 密な生物構造の高コントラスト、体積可視化を可能にすること。

主な方法:

• ピクセルアドレス指定された強度変調とsCMOS検出を組み合わせた高速レーザースキャンを統合した疎スパース走査SIM（SS-SIM）の導入。
• 多用途な深部イメージングアプリケーションのための、1光子または2光子励起のいずれかの利用。
• 最大300/600 µmのイメージング深度を達成するために、水浸対物レンズを用いた実装。

主要な成果:

• SS-SIMは、約150 nmの空間分解能を達成しました。
• イメージング深度内で、広視野顕微鏡と比較して1.6/1.7倍（横方向/軸方向）の分解能向上を維持しました。
• 厚い組織、オルガノイド、小型生物を含む密な生物標本の体積可視化を可能にしました。

結論:

• SS-SIMは、深部超解像イメージングのための堅牢で簡単な方法を提供します。
• この技術は、SIMの適用範囲を困難な生物標本に大幅に拡大します。
• SS-SIMは、複雑な生物環境における高コントラスト体積イメージングの実用的なソリューションを提供します。