纳米光刻高级研究中心 艺术家对超分辨率光纤设置的印象
来自光纤的随机斑点光束(绿色)照亮整个样品(右)几次
压缩传感重建提供了无需荧光标记的高分辨率样品图像，在生物成像和纳米光刻中提供了纳米拷贝应用
学分:卢芭·阿米托诺娃 ARCNL和阿姆斯特丹自由大学的研究人员已经开发出一种紧凑的装置，通过超薄纤维实现快速、超分辨率的显微镜检查
利用智能信号处理，他们突破了分辨率和速度的理论极限
因为这种方法不需要任何特殊的荧光标记，所以它在医学应用和纳米光刻的三维结构表征方面都很有前途
5月7日，研究结果发表在《光:科学与应用》杂志上，这是一份自然家族的科学杂志
“纳米级成像受到所用光波长的限制
有办法克服这种衍射极限，但它们通常需要大型显微镜和困难的加工程序，”卢芭·阿米托诺娃说
“这些系统不适合在深层生物组织或其他难以到达的地方成像
" Amitonova最近在ARCNL成立了一个纳米成像和计量研究小组
她还兼职与VU·阿姆斯特丹联系，在那里她在约翰尼斯·德·波尔的团队中研究用于显微内镜检查的超薄纤维
阿米托诺娃和德波尔已经开发出一种方法，可以克服小型系统的衍射极限，实现超分辨率的深层组织成像
反向数据压缩 阿米托诺娃方法的关键在于，并非数据样本中的所有信息都是创建有意义图像所必需的
“想想数字摄影，它使用JPEG压缩格式来限制图片中的数据量
压缩去除了高达百分之九十的图像，但我们几乎看不到区别，”她说
“这是可行的，因为现实生活中物体的所有常规图像都是‘稀疏’的，这意味着大多数图像点不包含任何信息
在我们的测量中，我们以相反的方式使用这种信息的稀疏性，只获取10%的可用数据，并通过数学计算方法重建整个图像
" 散斑光束在传统显微镜中，样品通常被逐点照射，以产生整个样品的图像
这需要很多时间，因为高分辨率图像需要很多数据点
阿米托诺娃和德波尔开发的方法使用一种产生斑点激光束的纤维，这种激光束可以随机同时照射样品的许多区域
然后，由样本反射的多面光被收集为单个数据点，通过计算从中提取相关信息
“通过逐点照明，获取256个数据点将产生256像素的图像
阿米托诺娃说:“通过我们的方法，同样数量的测量可以产生大约20倍像素的图像。”
“因此，压缩成像要快得多，但我们也证明它能够分辨比传统衍射极限成像小两倍以上的细节
" 无标签感应 该方法是在考虑微创生物成像的情况下开发的
但是它在纳米光刻的传感应用中也很有前途，因为它不需要荧光标记，而荧光标记在其他超分辨率成像方法中是必需的
Amitonova将在ARCNL进一步发展这一概念:“纤维的致密性使得它们非常便于开发纳米光刻中的计量工具
基于光纤的探头提供了高分辨率和大视野的独特组合，可以很容易地用于难以到达的地方
进一步发展我们的方法有望带来更高的分辨率和速度
计量工具和医学诊断是最有可能从我们的发现中受益的领域
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