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2012年

超分辨光学成像研究取得新进展—用于定量比较sCMOS和EMCCD的单分子检测与定位能力的实验方法

来源:武汉光电国家研究中心     作者:    发布时间:2012年09月17日    浏览:

基于单分子定位的超分辨光学显微技术(单分子定位显微术)利用相对简单的装置,实现了超分辨率(即:超越由衍射决定的极限分辨率)成像,被认为是当前生物学研究中最有潜力的工具之一。根据单分子定位显微术的原理可知,选择合适的弱光探测器,实现单分子荧光信号的高效检测,是实现该技术的关键步骤。
一直以来,在单分子定位显微成像领域,EMCCD凭借其超低读出噪声(< 1 e-),被广泛接受为首选探测器。但是,emccd的额外噪声及相对较慢的读取速度(~35 mhz),限制了单分子定位显微术在成像分辨率和成像通量等方面的发展。近年发展起来的弱光探测器scmos拥有高读取速度(高达560 mhz)和低读出噪声(1~2 e-)等优点,有望取代emccd而成为单分子定位显微术的首选探测器。但是,迄今为止,scmos的成像能力一直未被精确定量评估。
武汉光电国家实验室(筹)Britton Chance生物医学光子学研究中心黄振立教授与博士生龙帆等人将理论分析与实验验证相结合,发展了一种基于图像信噪比和定位精度的实验方法,用于定量表征弱光探测器在单分子检测和定位中的成像性能。利用该方法,他们比较了三款商品化探测器的成像表现。结果表明,在常见的单分子信号范围内(15-12000 photon/pixel),商品化的sCMOS比EMCCD的成像性能更佳。该项工作发表在2012年7月19日的Optics Express, Vol. 20, Iss. 16, P. 17741-17759。

图:不同探测器的定位精度与光子背景的依赖曲线

(责任编辑:陈智敏)