小柯机器人

德国马克斯·普朗克生物物理化学研究所Stefan W. Hell和Mark Bates共同合作近期取得重要工作进展。他们使用动态花键PSF模型来实现4Pi-STORM的最佳精度和准确性。该项研究成果2022年5月16日在线发表于《自然—方法学》杂志上。

在这里，研究人员报告了4Pi-STORM显微镜的开发，该显微镜通过动态建模4Pi点扩散函数 (PSF) 获得最佳分辨率和精度，同时还使用更简单的光学设计。动态花键PSF模型包含实验确定的PSF调制阶段的波动，捕捉光学系统的时间演化。他们的方法通过充分利用数据的信息内容，达到了精度的理论极限，并最大限度地减少了相位缠绕伪影。4Pi-STORM实现了2-3纳米的近各向异性的三维定位精度，研究人员通过研究初级神经元和哺乳动物线粒体中的蛋白质和核酸组织来证明了它的成像能力。

据介绍，用两个物镜进行相干荧光成像（4Pi检测），可以实现三维空间分辨率低于10纳米的单分子定位显微镜。尽管具有出色的灵敏度，但复杂的仪器和数据分析的挑战性阻碍了该技术的更广泛应用。

附：英文原文

Title: Optimal precision and accuracy in 4Pi-STORM using dynamic spline PSF models

Author: Bates, Mark, Keller-Findeisen, Jan, Przybylski, Adrian, Hper, Andreas, Stephan, Till, Ilgen, Peter, Cereceda Delgado, Angel R., DEste, Elisa, Egner, Alexander, Jakobs, Stefan, Sahl, Steffen J., Hell, Stefan W.

Issue&Volume: 2022-05-16

Abstract: Coherent fluorescence imaging with two objective lenses (4Pi detection) enables single-molecule localization microscopy with sub-10nm spatial resolution in three dimensions. Despite its outstanding sensitivity, wider application of this technique has been hindered by complex instrumentation and the challenging nature of the data analysis. Here we report the development of a 4Pi-STORM microscope, which obtains optimal resolution and accuracy by modeling the 4Pi point spread function (PSF) dynamically while also using a simpler optical design. Dynamic spline PSF models incorporate fluctuations in the modulation phase of the experimentally determined PSF, capturing the temporal evolution of the optical system. Our method reaches the theoretical limits for precision and minimizes phase-wrapping artifacts by making full use of the information content of the data. 4Pi-STORM achieves a near-isotropic three-dimensional localization precision of 2–3nm, and we demonstrate its capabilities by investigating protein and nucleic acid organization in primary neurons and mammalian mitochondria.

DOI: 10.1038/s41592-022-01465-8

Source: https://www.nature.com/articles/s41592-022-01465-8

Nature Methods：《自然—方法学》，创刊于2004年。隶属于施普林格·自然出版集团，最新IF：47.99
官方网址：https://www.nature.com/nmeth/
投稿链接：https://mts-nmeth.nature.com/cgi-bin/main.plex