自2014年諾貝爾化學獎授予了超分辨顯微技術(shù)以來，超分辨成像技術(shù)取得了巨大進步，進一步提高了成像的分辨率。然而，受限于熒光分子單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)，超分辨成像技術(shù)在時間分辨率和空間分辨率上難于獲得同等提高。

近日，發(fā)表在《Nature Biotechnology》上的一項題為“Sparse Deconvolution Improves the Resolution of LiveCell Super-Resolution Fluorescence Microscopy”的研究中，來自哈爾濱工業(yè)大學和北京大學的研究團隊發(fā)明了基于新計算原理的超分辨顯微成像技術(shù)，進一步拓展了熒光顯微鏡的分辨率極限。在時空分辨率上，他們成功將空間分辨率從110 nm提高到60 nm，同時保持毫秒級的時間分辨率。

研究人員通過提出“熒光圖像的分辨率提高等價于圖像的相對稀疏性增加”這個通用先驗知識，結(jié)合之前提出的信號時空連續(xù)性先驗知識，發(fā)明了兩步迭代解卷積算法，即Sparse deconvolution方法，突破了現(xiàn)有熒光顯微系統(tǒng)的光學硬件限制，首次實現(xiàn)通用計算熒光超分辨率成像。結(jié)合自主研發(fā)的超分辨率結(jié)構(gòu)光（Structured Illumination Microscopy，SIM）系統(tǒng)，實現(xiàn)目前活細胞光學成像中最高空間分辨率（60 nm）下，速度最快（564 Hz）、成像時間最長（1 h以上）的超分辨成像。結(jié)合商業(yè)的轉(zhuǎn)盤共聚焦結(jié)構(gòu)光顯微鏡，實現(xiàn)四色、三維、長時間的活細胞超分辨成像。該工作在活細胞中實現(xiàn)了同時高時空分辨率長時程成像且方法具有普適性，可以廣泛用于寬場成像和其他超分辨成像技術(shù)以提高這些成像方法的分辨率。

（來源：科技部）