近日，西安电子科技大学物理学院超分辨显微团队在超分辨成像领域取得突破性进展，其研发的稀疏扫描结构光显微(SS-SIM)技术成果发表于《Advanced Science》。该技术成功突破传统超分辨显微技术成像深度局限，为厚生物样本、组织切片等复杂样品的高分辨成像提供了全新解决方案。
相关论文：Deep Volumetric Super-Resolution Imaging in Thick Biological Specimens With Sparse Scanning SIM
结构光照明显微技术(SIM)是应用广泛的超分辨荧光显微技术，通过条纹结构光照明样品，将高频分量调制至可探测频带，结合多相位采集与后处理算法重构突破光学衍射极限的图像。与其他超分辨方法相比，SIM兼具成像速度快、光毒性低、无需特殊荧光标记等优势，广泛应用于生物医学、材料化学等领域。
然而，传统SIM采用宽场结构光照明，成像深度仅局限于20微米左右，难以满足厚样品深层成像需求。其通过两光束干涉生成的周期约0.2μm致密干涉条纹，在厚样品中易受散射影响导致对比度衰减，制约了在复杂生物样本中的实际应用。
针对传统SIM的痛点，西电团队提出的SS-SIM技术通过共振扫描聚焦光斑并同步光强调制，生成间隔为2.4微米的稀疏条纹，替代传统SIM的致密干涉条纹。大周期稀疏结构光显著降低样品散射对条纹对比度的影响，在样品深处可保持高对比度，实现0~600微米的三维超分辨成像，成像深度较传统SIM提升一个数量级。
技术采用共振扫描代替传统线性扫描，大幅提升结构光产生与图像采集速度，最终实现帧频1.5帧/秒、空间分辨率150纳米的三维成像，兼顾分辨率与成像效率。同时，SS-SIM支持单光子与双光子两种激发模式，系统集成水浸物镜、脉冲激光器与sCMOS检测装置，硬件架构简洁且鲁棒性强，适配厚组织、类器官、小型模式生物等复杂样品的深层三维可视化需求。
SS-SIM技术的突破，不仅拓展了超分辨显微技术的应用边界，更为生物医学研究中活细胞动态追踪、组织病理分析、材料内部结构表征等场景提供了高效工具，有望推动相关领域科研手段升级与研究效率提升。目前，该团队已在厚生物样本深层成像领域完成系列实验验证，后续将进一步推进技术工程化与设备国产化，助力我国高端显微成像装备自主创新发展。
资料来源：中国科学报、Advanced Science
