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「超视计科技」以“活细胞超分辨显微镜”助力高端显微镜国产化

常驻编辑 科普中国 2022-08-29 显微镜   细胞   科技   助力   荧光   样本   标记   图像   分辨率   产品   技术
基于此,在2019年4月,来自北京大学和哈尔滨工业大学的多学科交叉团队创立了广州超视计生物科技有限公司(本文称:「超视计科技」),携新一代超分辨原创技术切入“活细胞成像”赛道,并于2020年11月正式发布超分辨显微镜产品HIS-SIM(High Intelligent and Sensitive SIM,智能超灵敏活细胞超分辨显微镜),能够服务于生命科学、基础医学、病理检测、疾病诊疗、药物研发等领域,为活细胞超分辨智能成像提供全流程解决方案。PLo拜客生活常识网


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中科院上海生化细胞所安装HIS-SIM产品实景(图源:「超视计科技」)PLo拜客生活常识网


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超分辨成像技术持续升级PLo拜客生活常识网

毛珩介绍,超分辨成像在活细胞观测领域的实现途径可分为无标记和荧光标记两种,其中具备更高分辨率的荧光标记成像途径是「超视计科技」成立伊始重点研发的技术路线PLo拜客生活常识网


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此途径的普遍劣势在于激发光功率高,光毒性较大,观测过程中对活细胞伤害较大。此外,受激发射的荧光通常效率很低,样本收集到的发射荧光仅占激发光的万分之一,甚至百万分之一,加剧了光毒性。同时,被标记的样本在长时间光照下易发生光漂白现象,导致样本不再具有“响应激发、回传信号”的能力,限制活细胞观测的时长。PLo拜客生活常识网


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针对上述痛点,「超视计科技」选择结构光超分辨—SIM成像这一技术路径,在充分保证分辨率低于100nm的同时,通过SIM技术采用宽场成像模式显著提高荧光光子的利用率,降低所需的激发光功率,抑制光毒性;并且SIM成像对于样本的荧光标记方法没有限制,因而能够适用于所有传统荧光成像的样本类型。PLo拜客生活常识网


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毛珩介绍,在SIM成像过程中,需要连续拍摄多张不同结构光照明样本的荧光图像,通过数学计算实现图像的“频谱扩展”(频谱扩得越宽对应图像的局部分布就越精细),重建更高分辨率的图像。包含上述图像重建以及各类针对性的图像去噪、图像去背景、图像解卷积等等在内的数据处理所占用的计算资源和计算耗时,也是超分辨成像的另一大痛点。“对于深耕光学图像计算多年的「超视计科技」团队来说,为用户提供超高速度和超高能效的数据处理解决方案恰好是「超视计科技」的优势,我们超分辨显微镜的图像计算速度能够达到‘所见即所得’的效果,拍完图即刻完成计算并显示结果,全过程不到100ms,在连续超分辨成像时用户感觉不到顿挫。”PLo拜客生活常识网


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从2018年到2021年,「超视计科技」在超分辨成像技术上实现持续性突破。毛珩介绍,2018年「超视计科技」创始团队提出Hessian-SIM方法

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