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突破古板光学显微镜区分率极限，千眼狼sCMOS相机实现SIM超区分显微手艺的高速与高区分率成像

宣布日期：2025/11/21 浏览次数：663

1、实验配景

细胞是生命科学领域基本功效单位，剖析亚细胞器及细胞骨架等细腻结构是研究重点。古板光学显微镜受制于衍射极限，难以清晰泛起100nm标准的细胞细腻结构，结构光照显着微是一种宽场超区分成像手艺，通过空间调制照明与频域重修算法，可将横向区分率提升至~100nm，成为细胞超区分率成像新路径。

SIM需在极低光毒性条件下实现活细胞高速动态成像，故对成像辖档烷敏度、噪声控制、时间区分率要求极高，某课题组接纳中科君达视界自研的千眼狼sCMOS相机Gloria 4.2，量子效率高达95%，开展对生物细胞骨架的超区分动态成像实验。

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2、实验目的

I. 评估sCMOS相机在SIM超区分显微镜中对百纳米标准细胞样本的成像能力。

II.评估sCMOS相机在低曝光（低光毒性要求）时间下的信噪比体现。

3、实验要领

实验使用倒置荧鲜明微镜，集成SIM超区分成像�？�。样本为荧光标记的细胞骨架，经标准制备后牢靠于载物台上。图像探测接纳千眼狼Gloria 4.2 sCMOS相机，设置ROI区分率为960×368，Binning模式2×2（提升迅速度），曝光时间10 ms，帧率100 fps，使用外触发同步，读出模式选用CMS低噪声模式，以优化图像信噪比。

4、实验数据剖析

4.1成像性能剖析：

10 ms曝光条件下，千眼狼Gloria 4.2相机可实现100 fps帧率收罗，优于同条件下EMCCD相机，后者仅支持10 ms内30 fps收罗帧率，图像数据获取效率较低。

4.2 图像质量剖析：

· 单帧图像：10 ms曝光下，sCMOS相机捕获的图像盘算重构后可泛起细胞骨架的轮廓微丝网络结构（图1），纤维走向、分支结构等特征起源可辨识，清晰可见微管纤维的局部交织点且无拖影征象，证实低光强下拥有95%高QE、100 fps收罗帧率的sCMOS相机可有用捕获微弱荧光信号。

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图1

· 合成图像：经SIM算法重修后，合成图像区分率抵达约100 nm，突破衍射极限，使得微管纤维的分支点、交织形态清晰可辨，且依附Gloria 4.2相机高动态规模（16 bit），合成图像在弱信号区域（如细胞基质）与强信号区域（荧光团群集处）均体现出优异的线性响应与细节保存能力，未泛起饱和征象。

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图2

本次实验乐成将高量子效率 95%的sCMOS相机 Gloria 4.2集成于SIM超区分显微系统，实现了在100 fps下对细胞样本的百纳米级区分率成像。实验效果批注，中科君达视界自研的千眼狼sCMOS相机适用于低光毒性、低噪声、高速的生命科学领域图像探测使命。