一种高通量定量相位显微镜的新方法

细胞器参与多种细胞生命活动。它们的功能障碍与癌症的发展和转移密切相关。对亚细胞结构及其异常状态的探索有助于深入了解病理机制，这可能有助于早期诊断以进行更有效的治疗。

400多年前发明的光学显微镜已成为许多科学技术领域研究微尺度物体不可或缺的普遍工具。尤其是荧光显微技术实现了多次飞跃——从2D广域，到3D共聚焦，再到超分辨荧光显微技术，极大地推动了现代生命科学的发展。

使用传统显微镜，研究人员目前难以为未染色细胞产生足够的内在对比度，因为它们具有低吸收或弱散射特性。特定染料或荧光标记有助于可视化，但仍难以实现对活细胞的长期观察。

最近，定量相位成像(QPI)以其独特的能力以非破坏性方式量化未标记样本的相位延迟，显示出前景。然而，成像平台的吞吐量从根本上受到其光学系统的空间带宽积(SBP)的限制，并且显微镜的SBP增加从根本上被其光学元件的尺度相关几何像差所混淆。这导致在可实现的图像分辨率和视场(FOV)之间进行权衡。

需要一种实现无标记、高分辨率和大FOV显微成像的方法，以实现对亚细胞特征和事件的精确检测和定量分析。为此，南京科技大学(NJUST)和香港大学的研究人员最近开发了一种基于混合明暗场照明的无标记高通量显微镜方法。

正如AdvancedPhotonics中所报道的，用于高通量定量相位显微镜的“混合明场-暗场强度传输”(HBDTI)方法显着扩展了傅里叶空间中可访问的样本空间频率，将可实现的最大分辨率扩展了大约五倍于相干成像衍射极限。

他们基于照明复用和合成孔径原理，建立了非线性明场和暗场强度传输的正向成像模型。该模型赋予HBDTI提供超出相干衍射极限的特征的能力。

使用带有4x、0.16NA物镜的商用显微镜，该团队展示了HBDTI高通量成像，在大约7.19mm2的FOV内获得了488nm半宽成像分辨率，使SBP比案例增加了25倍的相干照明。

无创高通量成像能够在大规模细胞研究中描绘亚细胞结构。据通讯作者、南京科技大学智能计算成像实验室(SCILab)首席研究员ChaoZuo介绍，“HBDTI为生命科学和生物医学研究的定量分析提供了一种简单、高性能、低成本和通用的成像工具。鉴于HBDTI的高通量QPI能力有望为大量细胞簇中的亚细胞结构的跨尺度检测和分析提供强大的解决方案。”

左指出，需要进一步努力推动HBDTI在大群活细胞分析中的高速实施。

细胞器参与多种细胞生命活动。它们的功能障碍与癌症的发展和转移密切相关。对亚细胞结构及其异常状态的探索有助于深入了解病理机制，这可能有助于早期诊断以进行更有效的治疗。

400多年前发明的光学显微镜已成为许多科学技术领域研究微尺度物体不可或缺的普遍工具。尤其是荧光显微技术实现了多次飞跃——从2D广域，到3D共聚焦，再到超分辨荧光显微技术，极大地推动了现代生命科学的发展。

使用传统显微镜，研究人员目前难以为未染色细胞产生足够的内在对比度，因为它们具有低吸收或弱散射特性。特定染料或荧光标记有助于可视化，但仍难以实现对活细胞的长期观察。

最近，定量相位成像(QPI)以其独特的能力以非破坏性方式量化未标记样本的相位延迟，显示出前景。然而，成像平台的吞吐量从根本上受到其光学系统的空间带宽积(SBP)的限制，并且显微镜的SBP增加从根本上被其光学元件的尺度相关几何像差所混淆。这导致在可实现的图像分辨率和视场(FOV)之间进行权衡。

需要一种实现无标记、高分辨率和大FOV显微成像的方法，以实现对亚细胞特征和事件的精确检测和定量分析。为此，南京科技大学(NJUST)和香港大学的研究人员最近开发了一种基于混合明暗场照明的无标记高通量显微镜方法。

正如AdvancedPhotonics中所报道的，用于高通量定量相位显微镜的“混合明场-暗场强度传输”(HBDTI)方法显着扩展了傅里叶空间中可访问的样本空间频率，将可实现的最大分辨率扩展了大约五倍于相干成像衍射极限。

他们基于照明复用和合成孔径原理，建立了非线性明场和暗场强度传输的正向成像模型。该模型赋予HBDTI提供超出相干衍射极限的特征的能力。

使用带有4x、0.16NA物镜的商用显微镜，该团队展示了HBDTI高通量成像，在大约7.19mm2的FOV内获得了488nm半宽成像分辨率，使SBP比案例增加了25倍的相干照明。

无创高通量成像能够在大规模细胞研究中描绘亚细胞结构。据通讯作者、南京科技大学智能计算成像实验室(SCILab)首席研究员ChaoZuo介绍，“HBDTI为生命科学和生物医学研究的定量分析提供了一种简单、高性能、低成本和通用的成像工具。鉴于HBDTI的高通量QPI能力有望为大量细胞簇中的亚细胞结构的跨尺度检测和分析提供强大的解决方案。”

左指出，需要进一步努力推动HBDTI在大群活细胞分析中的高速实施。细胞器参与多种细胞生命活动。它们的功能障碍与癌症的发展和转移密切相关。对亚细胞结构及其异常状态的探索有助于深入了解病理机制，这可能有助于早期诊断以进行更有效的治疗。

400多年前发明的光学显微镜已成为许多科学技术领域研究微尺度物体不可或缺的普遍工具。尤其是荧光显微技术实现了多次飞跃——从2D广域，到3D共聚焦，再到超分辨荧光显微技术，极大地推动了现代生命科学的发展。

使用传统显微镜，研究人员目前难以为未染色细胞产生足够的内在对比度，因为它们具有低吸收或弱散射特性。特定染料或荧光标记有助于可视化，但仍难以实现对活细胞的长期观察。

最近，定量相位成像(QPI)以其独特的能力以非破坏性方式量化未标记样本的相位延迟，显示出前景。然而，成像平台的吞吐量从根本上受到其光学系统的空间带宽积(SBP)的限制，并且显微镜的SBP增加从根本上被其光学元件的尺度相关几何像差所混淆。这导致在可实现的图像分辨率和视场(FOV)之间进行权衡。

需要一种实现无标记、高分辨率和大FOV显微成像的方法，以实现对亚细胞特征和事件的精确检测和定量分析。为此，南京科技大学(NJUST)和香港大学的研究人员最近开发了一种基于混合明暗场照明的无标记高通量显微镜方法。

正如AdvancedPhotonics中所报道的，用于高通量定量相位显微镜的“混合明场-暗场强度传输”(HBDTI)方法显着扩展了傅里叶空间中可访问的样本空间频率，将可实现的最大分辨率扩展了大约五倍于相干成像衍射极限。

他们基于照明复用和合成孔径原理，建立了非线性明场和暗场强度传输的正向成像模型。该模型赋予HBDTI提供超出相干衍射极限的特征的能力。

使用带有4x、0.16NA物镜的商用显微镜，该团队展示了HBDTI高通量成像，在大约7.19mm2的FOV内获得了488nm半宽成像分辨率，使SBP比案例增加了25倍的相干照明。

无创高通量成像能够在大规模细胞研究中描绘亚细胞结构。据通讯作者、南京科技大学智能计算成像实验室(SCILab)首席研究员ChaoZuo介绍，“HBDTI为生命科学和生物医学研究的定量分析提供了一种简单、高性能、低成本和通用的成像工具。鉴于HBDTI的高通量QPI能力有望为大量细胞簇中的亚细胞结构的跨尺度检测和分析提供强大的解决方案。”

左指出，需要进一步努力推动HBDTI在大群活细胞分析中的高速实施。