新型三角结构光显微镜问世：开启活细胞超分辨研究新纪元
【前沿科技速递：你是否想过，显微镜也能“拍电影”？】
光明日报北京8月18日电（记者晋浩天）在微观世界探索中，看清细胞内部瞬息万变的精细结构，一直是科学家的终极追求。这些微小动态，犹如生命活动的核心密码。现在，北京大学未来技术学院席鹏教授团队，从自然界最稳定的三角形汲取灵感，研发出“三角形光束干涉结构光照明显微镜”（3I-SIM）。这项技术以三角架构突破观测极限，为活细胞超高清、高速成像打开全新视野。成果已发表于国际顶级期刊《自然·光子学》。
席鹏解释道：“过去，结构光照明显微镜（2D-SIM）虽能提升分辨率，但过程像‘缓慢拼图’：需用光条纹旋转三个角度分别照射拍照，再拼接信息。这不仅耗时，强光多次照射更会损伤脆弱活细胞，导致荧光衰减，难以捕捉高速生命活动。”
为此，团队从三角形高效稳定特性获得启发，彻底革新思路。他们创新采用三束激光三角干涉，一步在样本上生成二维六角晶格图案。这意味着单次曝光就能捕获水平与垂直方向的高分辨率信息，重建超分辨图像仅需7帧原始数据。这大幅缩短曝光时间，减少光漂白影响，并消除繁琐的方向匹配流程，使系统能以每秒1697帧速度进行单帧滚动重建，让以往难以追踪的高速生命动态无所遁形。
为提升成像质量，团队在光的偏振“姿态”上突破常规。他们放弃常见角向偏振，改用径向偏振策略，将微小细节捕捉能力提升至与传统2D-SIM媲美。同时，自主研发的AI重建算法如同强力降噪“滤镜”，显著增强干扰环境下提取清晰图像的稳健性。
3I-SIM在实验中大放异彩。面对极易受损的神经元生长锥，它实现了13小时连续拍摄超10万帧的超分辨成像，堪比为生命活动录制微观高清纪录片。对于内质网附近肌动蛋白的瞬间活动等微弱信号，3I-SIM展现出卓越高速捕捉力；在高速模式下，1697帧/秒的拍摄能力甚至能定格内质网环闭合的瞬时波动。
席鹏团队将此项技术全面开源，公开硬件设计、软件控制、重建算法及深度学习模型全套资源包，并附赠实验数据集。席鹏表示：“这种开放共享理念，让全球科研团队能以低成本快速搭建升级，轻松踏入新一代活细胞超分辨成像领域。”
《光明日报》（2025年08月19日 08版）
来源： 光明网-《光明日报》
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