[发明专利]基于结构光照明的拉曼超分辨显微成像系统及成像方法

摘要

基于结构光照明的拉曼超分辨显微成像系统及成像方法，解决了现有技术中结构光超分辨荧光显微技术依赖于荧光标记，特异性较差，长时间观察样品易发生荧光漂白和光损伤，而拉曼超分辨显微成像技术又基于近场扫描的方式实现，稳定性较差，无法对样品进行全貌性快速成像的技术问题。本发明的成像系统包括结构光发生装置、拉曼信号激发装置和一次性拉曼成像装置。该成像系统将结构光超分辨荧光显微技术与拉曼超分辨显微成像技术相结合，实现非标记的、全貌性的、快速超分辨成像，能用于细胞膜、人工磷脂膜、人工纳米孔、内吞/转运单个分子及颗粒体系、病毒进入细胞机理、活细胞内分子的动态过程、纳米细胞相互作用及生物效应等研究方向。

主权项

1.基于结构光照明的拉曼超分辨显微成像系统，其特征在于，包括结构光发生装置、拉曼信号激发装置和一次性拉曼成像装置；所述结构光发生装置包括激光器(1)、激发滤光片(2)、扩束镜组(3)、PBS分束器(4)、半波片(5)、铁电液晶(6)、偏振态调制组件(7)、第一聚焦镜(8)和掩模板(9)；激光器(1)发出单色激发光，依次经激发滤光片(2)滤光，扩束镜组(3)扩束后，进入PBS分束器(4)分束，S方向的偏振光经过半波片(5)到达铁电液晶(6)，经铁电液晶(6)调制获得具有不同照明方向的衍射光，衍射光经半波片(5)被调制为P方向的偏振光，透射光经过PBS分束器(4)达到偏振态调制组件(7)，经过偏振态调制组件(7)调制为每个照明方向下光的偏振方向都垂直于光束所在的平面，调制后的光束经过第一聚焦镜(8)会聚在掩模板(9)处，生成±1级两束相干光；所述拉曼散射信号激发装置包括准直镜(10)、第二聚焦镜(12)、长通短反二向色镜(13)、物镜(14)和伴有表面增强拉曼基底的样品(15)；掩模板(9)生成的±1级两束相干光经准直镜(10)准直后，在一次像面(11)处发生干涉，然后经第二聚焦镜(12)聚焦后到达长通短反二向色镜(13)，反射后进入物镜(14)，在伴有表面增强拉曼基底的样品(15)处激发出的拉曼散射信号，拉曼散射信号经物镜(14)透射后经过长通短反二向色镜(13)，滤掉返回光路中的激发光以及瑞利散射光，得到无干扰的增强型拉曼散射信号；所述一次性拉曼成像装置包括发射滤光片(16)、反射镜(17)、管镜(18)、搭载不同中心波长带通滤光片的电动转轮(19)和EMCCD(20)，所述搭载不同中心波长带通滤光片的电动转轮(19)的每个中心波长的带通滤光片分别允许待成像样品中一个组分的拉曼峰值通过；无干扰的增强型拉曼散射信号进入发射滤光片(16)滤光后，经反射镜(17)和管镜(18)到达搭载不同中心波长的带通滤光片的电动转轮(19)，通过依次调节不同中心波长的带通滤光片置于光传播路径中，依次将收集到的增强型拉曼散射信号按不同的拉曼峰值分别成像于EMCCD(20)处，实现待成像样品中每种组分的单独成像。