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中国团队研发数字阵列调制显微镜 破解超分辨成像伪影难题
2026年07月31日 09:02:20
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：2490
中国科学家团队开发的数字阵列调制显微镜（DaMo），实现了横向100纳米、轴向300纳米的三维分辨率，信背比提升1284倍，并在活细胞动态观测与组织病理评估中验证了高保真成像能力。
中国研究人员在三维超分辨成像技术领域取得一项重要进展。华中科技大学袁菁教授、海南大学骆清铭教授团队于2026年5月在《自然-光子学》(Nature Photonics)期刊以封面文章形式发表论文，报告了一种名为数字阵列调制显微镜（Digital array Modulation microscopy，简称DaMo）的新型成像方法，旨在解决传统超分辨结构光照明显微镜长期存在的图像伪影和重建效率瓶颈问题。
超分辨结构光照明显微镜(SR-SIM)因成像速度快、光毒性低而被广泛用于活细胞动态观测，但其传统宽场成像模式易受离焦背景干扰，导致重建图像产生伪影、保真度下降，限制了在复杂生物环境中的应用。DaMo技术的核心创新在于两个方面：其一，利用线照明的天然高斯分布与阵列探测器的数字外差调制，从源头消除伪影来源，同时借助共聚焦效应在物理层面抑制离焦背景，无需额外物理调制器件即可实现100%对比度的外差探测；其二，提出单频谱重建算法，将复杂重建过程简化为线性计算，使重建速度较现有最优超分辨结构光照明显微镜处理流程提升102倍。
基于上述技术创新，DaMo凭借照明光束的横向天然调制，同时打破横向和轴向的衍射极限，实现了横向100纳米、轴向300纳米的三维分辨率，图像重建保真度达到皮尔逊相关系数0.99±0.01，并在全细胞三维成像中将信背比提升了1284倍。该技术无需额外的调制器或图像增强处理，即可获得无伪影的精确成像结果。
研究团队利用DaMo对多种生物样本进行了成像验证，拓展了其在不同场景下的应用。在活细胞成像中，实现了对人骨肉瘤细胞肌动蛋白动态与丝状伪足级联融合过程的低光毒性长时程记录；在全细胞涂片成像中，用20分钟完成万余个细胞的三色全景式超分辨成像及在线重建，解析了完整有丝分裂过程；在10微米厚的小鼠小肠卷完整组织切片成像中，实现了高保真的线粒体病变定量分析。
据论文介绍，DaMo技术攻克了传统超分辨结构光照明显微镜保真度低、伪影多的长期难题，为亚细胞结构解析与病理组织评估提供了兼具高通量与高保真的成像平台，有望推动超分辨成像技术在更广泛生物医学场景中的应用。
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