Simultaneous orientation and 3D localization microscopy with a Vortex point spread function.
Simultaneous orientation and 3D localization microscopy with a Vortex point spread function.
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DOI：
10.1038/s41467-021-26228-5
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发表时间：
2021-10-11
影响因子：
16.6
通讯作者：
Rieger B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hulleman CN;Thorsen RØ;Kim E;Dekker C;Stallinga S;Rieger B
用局域显微镜估计旋转约束发射体的方向和三维位置通常需要偏振分裂或大的工程化的点扩展函数(PSF)。在这里，我们利用紧凑的改进的PSF用于单分子发射体成像，以从单个2D图像同时估计3D位置、偶极取向和旋转约束程度。我们在激发光路中使用通常用于STED显微镜的实惠且常见的相位板来改变发射光路中的PSF。由此产生的涡旋PSF不需要偏振分裂，并且具有紧凑的PSF尺寸，使得其易于实施并与定位显微镜技术相结合。除了矢量点扩散函数拟合例程外，我们还校准了依赖于场的像差，从而能够在66μm的视场范围内，在30%的克拉美-劳极限范围内进行方位和位置估计。我们用结合激活的定位显微镜展示了这一技术，并揭示了超螺旋λ上相互缠绕的结构的周期性。在单分子定位显微镜中，分子取向常常被忽略。在这里，作者使用涡旋点扩散函数，以便在Cramér-Rao界限的30%范围内同时估计3D位置、偶极子取向和旋转约束程度。
Estimating the orientation and 3D position of rotationally constrained emitters with localization microscopy typically requires polarization splitting or a large engineered Point Spread Function (PSF). Here we utilize a compact modified PSF for single molecule emitter imaging to estimate simultaneously the 3D position, dipole orientation, and degree of rotational constraint from a single 2D image. We use an affordable and commonly available phase plate, normally used for STED microscopy in the excitation light path, to alter the PSF in the emission light path. This resulting Vortex PSF does not require polarization splitting and has a compact PSF size, making it easy to implement and combine with localization microscopy techniques. In addition to a vectorial PSF fitting routine we calibrate for field-dependent aberrations which enables orientation and position estimation within 30% of the Cramér-Rao bound limit over a 66 μm field of view. We demonstrate this technique on reorienting single molecules adhered to the cover slip, λ-DNA with DNA intercalators using binding-activated localization microscopy, and we reveal periodicity on intertwined structures on supercoiled DNA. Molecular orientation is often ignored during single-molecule localisation microscopy. Here, the authors use a Vortex point spread function in order to simultaneously estimate the 3D position, dipole orientation and degree of rotational constraint, within 30% of the Cramér-Rao bound limit.
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影响因子：
16.6
作者：
Curcio V;Alemán-Castañeda LA;Brown TG;Brasselet S;Alonso MA
通讯作者：
Alonso MA
DOI：
10.1364/josaa.389217
发表时间：
2020-09-01
期刊：
Journal of the Optical Society of America. A, Optics, image science, and vision
影响因子：
--
作者：
Chandler T;Shroff H;Oldenbourg R;La Rivière P
通讯作者：
La Rivière P
影响因子：
48
作者：
Gould, Travis J.;Gunewardene, Mudalige S.;Gudheti, Manasa V.;Verkhusha, Vladislav V.;Yin, Shu-Rong;Gosse, Julie A.;Hess, Samuel T.
通讯作者：
Hess, Samuel T.
影响因子：
2.9
作者：
Flors, Cristina;Ravarani, Charles N. J.;Dryden, David. T. F.
通讯作者：
Dryden, David. T. F.
影响因子：
3.6
作者：
Backer, Adam S.;Backlund, Mikael P.;Moerner, W. E.
通讯作者：
Moerner, W. E.