Three-dimensional structured illumination microscopy with enhanced axial resolution.
Three-dimensional structured illumination microscopy with enhanced axial resolution.
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DOI：
10.1038/s41587-022-01651-1
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发表时间：
2023-09
影响因子：
46.9
通讯作者：
Shroff, Hari
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Xuesong;Wu, Yicong;Su, Yijun;Rey-Suarez, Ivan;Matthaeus, Claudia;Updegrove, Taylor B. B.;Wei, Zhuang;Zhang, Lixia;Sasaki, Hideki;Li, Yue;Guo, Min;Giannini, John P. P.;Vishwasrao, Harshad D. D.;Chen, Jiji;Lee, Shih-Jong J.;Shao, Lin;Liu, Huafeng;Ramamurthi, Kumaran S. S.;Taraska, Justin W. W.;Upadhyaya, Arpita;La Riviere, Patrick;Shroff, Hari
三维结构照明显微镜（3D SIM）的轴向分辨率被限制为≤ 300 nm。在这里，我们提出了两种不同的，互补的方法，以提高轴向分辨率在3D SIM与最小或没有修改的光学系统。我们发现，将镜子直接放置在样品对面，可以实现比3D SIM照明具有更高空间频率含量的四光束干涉，提供近各向同性成像，横向分辨率为120 nm，轴向分辨率为160 nm。我们还开发了一种深度学习方法，实现了120 nm的各向同性分辨率。该方法可以与去噪相结合，以促进跨越数十个时间点的体积成像。我们通过对各种细胞样本进行成像，描绘波形蛋白和微管细丝的纳米级分布，观察小窝外壳蛋白和溶酶体标记物的相对位置，并在免疫突触形成的早期阶段可视化T细胞内的细胞骨架动力学，来展示这些进展的潜力。通过深度学习或四光束干涉实现3D SIM的增强轴向分辨率。
The axial resolution of three-dimensional structured illumination microscopy (3D SIM) is limited to ∼300 nm. Here we present two distinct, complementary methods to improve axial resolution in 3D SIM with minimal or no modification to the optical system. We show that placing a mirror directly opposite the sample enables four-beam interference with higher spatial frequency content than 3D SIM illumination, offering near-isotropic imaging with ∼120-nm lateral and 160-nm axial resolution. We also developed a deep learning method achieving ∼120-nm isotropic resolution. This method can be combined with denoising to facilitate volumetric imaging spanning dozens of timepoints. We demonstrate the potential of these advances by imaging a variety of cellular samples, delineating the nanoscale distribution of vimentin and microtubule filaments, observing the relative positions of caveolar coat proteins and lysosomal markers and visualizing cytoskeletal dynamics within T cells in the early stages of immune synapse formation. Enhanced axial resolution for 3D SIM is achieved with deep learning or four-beam interference.
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使用超分辨率光显微镜在纳米尺度上测量复制结构。
影响因子：
14.9
作者：
Baddeley D;Chagin VO;Schermelleh L;Martin S;Pombo A;Carlton PM;Gahl A;Domaing P;Birk U;Leonhardt H;Cremer C;Cardoso MC
通讯作者：
Cardoso MC
影响因子：
16.6
作者：
Jin, Luhong;Liu, Bei;Hahn, Klaus M.
通讯作者：
Hahn, Klaus M.
影响因子：
3.3
作者：
Gros OJ;Damstra HGJ;Kapitein LC;Akhmanova A;Berger F
通讯作者：
Berger F
影响因子：
3.8
作者：
Arigovindan, Muthuvel;Sedat, John W.;Agard, David A.
通讯作者：
Agard, David A.
影响因子：
7.7
作者：
Boothe, Tobias;Hilbert, Lennart;Rink, Jochen C.
通讯作者：
Rink, Jochen C.