新国大苏研院黄志伟团队在无标记超分辨成像技术领域取得新突破

近日，新加坡国立大学苏州研究院生物医疗与健康科技创新平台高级研究员黄志伟团队在国际学术期刊《Small Methods》上发表了最新研究成果。该团队开发了一种新型的点扫描傅里叶叠层相干反斯托克斯拉曼散射显微术（PS-FP-CARS），为无标记的超分辨率分子成像带来了突破性进展，不仅显著提升了成像分辨率，还拓宽了生物和医学领域中精确化学成像技术的发展。

研究背景

傅里叶叠层成像（FP）是一种依赖于傅里叶空间扩展孔径的高分辨率宽视场成像技术，通过不同照明角度的图像合成，实现超高分辨率。如果将其扩展到相干的非线性光学成像领域，分辨率可以大幅提升。然而，FP采用的宽视场光照与非线性光学成像所需的高功率密度聚焦光束之间存在冲突。

研究结果

为了解决以上难题，黄志伟团队提出了点扫描傅里叶叠层成像（PS-FP）方法，使得高功率密度的聚焦激光束可以生成所需的非线性光学信号，同时利用传统傅里叶叠层算法进行超分辨率图像重建。实验结果显示，该技术可将光学传递函数（OTF）扩展至原始尺寸的1.8倍，以提高振动光谱成像分辨率。进一步的理论计算表明，PS-FP高阶相干反斯托克斯拉曼散射技术的合成相干光学传递函数可扩展至约4.9倍，实现分辨率较传统方法提升约3倍。

应用前景

该技术在生物医学成像中的无标记超分辨率成像方面具有显著优势，能够在细胞和组织层面提供高精度的分子成像，尤其适合用于识别细胞结构、蛋白质分布和其他关键分子特征。这一技术也为癌症检测、药物研发和细胞分子成像提供了新手段，能够以无损方式观察样本的化学结构和组成。此外，由于PS-FP方法的通用性，它可以推广到其他相干非线性光学成像模式，如二次和三次谐波生成显微术等，开辟了在疾病早期诊断、药物靶向研究等方面的广阔应用前景。