[实用新型]一种对定向光刺激结构变化进行超分辨成像的系统

说明书

本实用新型提供了一种对定向光刺激结构变化进行超分辨成像的系统，所述系统包括：第一激光器、第二激光器、图像生成模块、定向光刺激模块以及控制终端。本实用新型通过在超分辨成像系统中引入基于声光偏转器的定向光刺激模块，不仅能够方便地用于对样品进行快速准确的定位、局域光刺激，同时还能够对光刺激部位与非光刺激部位进行纳米级结构变化的超分辨成像监测与对比。定向光刺激的光源与超分辨成像的光源互相独立，并采用飞秒激光，发射波长选择在红外波段，使其对样品的损失降到最低，同时避免了定向光刺激与超分辨成像之间的光谱串扰。

技术领域

本实用新型属于光学显微技术领域，尤其涉及一种对定向光刺激结构变化进行超分辨成像的系统。

背景技术

自显微镜发明以来，光学显微成像技术极大地促进了生命科学研究领域的进步。但由于光学元件固有的有限孔径对光波的衍射作用，传统光学显微镜的分辨能力存在一个上限，称为衍射极限分辨率，即d＝0.61λ/NA，其中λ为光波波长，NA为数值孔径，一般约为250-300纳米，对于更小的结构则无法分辨。

随机光学重建显微镜(STORM)利用荧光分子的随机稀疏发光和探测，避免了单分子衍射斑的相互重叠，可通过算法对单个荧光分子的光斑中心进行定位进而重构出被标记样品的超分辨结构图像，从而绕过了传统光学显微镜的衍射极限限制，可将分辨率提高到20-50纳米，可对样品内的纳米级结构进行成像，为深入了解样品结构和功能提供了强有力的工具。STORM通常采用连续激光宽场照明标记有光开关荧光探针的固定样品进行超分辨成像，从而可用于研究特定环境下样品内特定结构的纳米级特性。

引入一些特定的刺激并监测这些刺激带来的细胞结构和功能的变化，是生命科学领域研究细胞生理活动的常用方法之一，但传统的光刺激方法通常不具有定向刺激的能力。现有也有对样品进行定向刺激和超分辨成像的研究，如法国巴黎笛卡尔大学课题组将计算机生成全息图(CGH)与受激发射损耗(STED) 显微镜结合，用于神经元的光刺激和纳米级形态变化的监测。CGH用于细胞特定部位的光刺激，STED显微镜则用于超分辨成像。使用亲脂性有机染料或者荧光蛋白标记活细胞的突触，使用CGH定向光刺激树突棘，之后利用STED超分辨成像监测刺激后树突棘的形态变化。但是，该方法中的STED需要使用高强度的脉冲激光作为损耗光，容易损伤样品，不利于活细胞的成像和监测。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

实用新型内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种对定向光刺激结构变化进行超分辨成像的系统，克服现有对样品进行光刺激的超分辨成像技术中的光刺激不具有定向刺激能力，使用全息图与受激发射损耗显微镜结合虽然可以对样品进行定向光刺激，但受激发射损耗显微镜进行超分辨成像时需要使用高强度的脉冲激光作为损耗光，容易损伤样品的缺陷。

本实用新型所公开的第一实施例为一种对定向光刺激结构变化进行超分辨成像的系统，其中，所述系统包括：第一激光器、第二激光器、图像生成模块、定向光刺激模块以及控制终端；

所述图像生成模块用于将所述第二激光器产生的第二激光光束照射到样品上生成宽场荧光图像，并用于在所述定向光刺激模块对所述样品进行定向光刺激时，将所述第二激光器产生的第三激光光束照射到所述样品上生成荧光分子闪烁图像；

所述定向光刺激模块用于根据所述宽场荧光图像将所述第一激光器产生的第一激光光束照射到所述样品上对所述样品进行定向光刺激；

所述控制终端用于根据所述荧光分子闪烁图像重构出所述样品的超分辨率图像。

所述的对定向光刺激结构变化进行超分辨成像的系统，其中，所述定向光刺激模块包括：第一扩束整形透镜组、色散补偿棱镜和声光偏转器；

所述第一扩束整形透镜组用于接收所述第一激光器产生的所述第一激光光束，并对所述第一激光光束进行扩束整形；