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【哈工大海归教授联合开发新型超分辨结构光显微镜技术，适用于活细胞成像】
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图 | 相关论文（来源：Nature Biotechnology）
11 月 16 日 ， 哈工大仪器学院海归教授李浩宇参与的最新论文 ， 终于发表在 Nature Biotechnology 上 。 他表示：“只要对这个世界还有好奇心 ， 我们追求分辨率的脚步就不会停止 。 ”

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图 | 李浩宇（来源：李浩宇个人首页）
论文题为《稀疏解卷积增强活细胞超分辨荧光显微镜的分辨率》（Sparse deconvolution improves the resolution of live-cellsuper-resolution fluorescence microscopy） ， 哈工大李浩宇教授和北大陈良怡教授为论文共同通讯作者 。

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图 | 当期论文（来源：Nature Biotechnology）
打破物理衍射极限 该论文的发表 ， 也意味着李浩宇老师和合作者们 ， 在光学超分辨显微成像技术领域取得了突破性进展 。 在低光毒性条件下 ， 将结构光显微镜的分辨率 ， 从原来的 110 纳米提升至 60 纳米 ， 实现超快速、长时程的活细胞超分辨成像 。

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（来源：Nature Biotechnology）
李浩宇介绍称 ， 光学超分辨打破了光的物理衍射极限 。 2014 年的诺贝尔化学奖 ， 颁给了利用操控荧光蛋白的办法解决上述物理极限的科学家 。
发展至今 ， 物理方法和化学方法实现超分辨成像已经走到了瓶颈 ， 追求更高的显微镜分辨率 ， 正面临着很大的挑战 。 而本次研究实际上是一个广义的数学算法框架 ， 可把几款常用的荧光显微镜仪器的成像分辨率提升两倍 。
以转盘共聚焦显微镜为例 ， 它的商用仪器正常分辨率是大约 160 纳米 ， 借助该成果可把它提高到 80 纳米左右 。 因此该团队等于从最优化求计算的角度 ， 把此前可达到的瓶颈极限分辨率向前推了一大步 。

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（来源：Nature Biotechnology）
研究中 ， 他和团队提出一种计算显微成像方法 ， 该算法可突破光学衍射极限 ， 基本原理是借助荧光成像的前向物理模型以及压缩感知理论 ， 当利用稀疏性和时空连续性的双约束条件时 ， 即可建立起一种通用的图像解算方法 ， 该框架搭载稀疏解卷积技术 ， 让此前光学超分辨显微系统的硬件限制得以突破 ， 时空分辨率和频谱也可得到扩展 。
以此技术为基础 ， 李浩宇等人联合北京大学陈良怡团队 ， 合作研发出一款超快的结构光超分辨荧光显微镜系统（Sparse-SIM） ， 具备超分辨、高通量、低毒性、非侵入等特点 。 当处于高速成像时 ， 该系统不仅能实现 60 纳米的分辨率 ， 也可实现1小时以上的超长时间活细胞动态快速成像 。

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（来源：Nature Biotechnology）
借助该成果中的影像技术 ， 肌动蛋白动态网络、细胞深处溶酶体和脂滴的快速行为也可得到观测 ， 以及双色线粒体内外膜之间的精细运动也可被观测到 。
概括来说 ， 在物理方法和化学方法基础上 ， 从另一个数学计算的角度出发 ， 李浩宇和团队首次提出了一款突破光学衍射极限的通用算法模型 ， 这不仅是从 0 到 1 的原创性研究 ， 借此也研发出了活细胞光学显微成像中分辨率最高、成像时间最长、速度最快的超分辨显微仪器 。