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超分辨率显微镜（Super-resolution microscopy）虽能实现纳米级成像，但成像时样本稳定性难保证易产生伪影影响数据解读。研究人员开展 3D 活性样本稳定系统研究，用现成组件和开源 Python 软件，使样本移动标准差在数小时内达横向、轴向均 1nm 内，利于相关成像实验。
在微观世界的探索之旅中，超分辨率显微镜（Super-resolution microscopy）宛如一把神奇的钥匙，开启了纳米级分辨率成像的大门，让科学家们得以窥探细胞和生物分子的细微奥秘。然而，这把钥匙并非完美无缺。当研究人员试图用它捕捉那些珍贵的微观细节时，却遇到了一个棘手的难题 —— 样本的稳定性。在超分辨率成像过程中，样本哪怕只是轻微的移动，都会在图像上产生 “重影” 般的伪影，这些伪影就像迷雾，严重干扰了对实验数据的准确解读。特别是在结合活细胞成像与超分辨率技术时，成像时间从短短几秒到长达数小时不等，要在这么长的时间内保证样本纹丝不动，简直比登天还难 。
为了驱散这层 “迷雾”，来自未知研究机构的研究人员决心攻克这一难题，他们将目光聚焦于 3D 活性样本稳定系统的研究。经过不懈努力，他们成功研发出一套基于基准标记实时追踪的 3D 活性样本稳定系统，并将这一成果发表在《Biophysical Reports》上。这一系统的诞生，如同在黑暗中点亮了一盏明灯，为荧光显微镜成像领域带来了新的曙光。它的出现，不仅让长时间的超分辨率显微镜成像变得更加容易实现，还为共聚焦（Confocal）和宽场（Widefield）活细胞成像实验开辟了新的道路，使得这些实验能够持续数小时甚至数天，极大地拓展了研究的时间尺度和深度。
研究人员在这项研究中，主要运用了以下关键技术方法：首先，利用了实时追踪技术，通过对样本上的基准标记进行实时监控，精准获取样本的移动信息；其次，在系统构建方面，选用了市面上容易获得的现成光学和光子组件，降低了系统搭建的难度和成本；此外，配套的软件采用开源的 Python 编写，方便科研人员在此基础上进行二次开发和定制 。
下面让我们深入了解一下这项研究的具体成果。
- 样本移动控制成果：研究人员通过对样本移动的实时监测和反馈调节，成功实现了在数小时的时间范围内，样本在横向和轴向的移动标准差均控制在 1nm 以内。这一成果意味着样本能够在长时间成像过程中保持极高的稳定性，有效避免了因样本移动产生的伪影，为获得高质量的成像数据提供了坚实保障。
- 系统兼容性成果：该 3D 活性样本稳定系统具有良好的兼容性，能够轻松集成到现有的显微镜设备中。这一特性使得科研人员无需对现有的显微镜进行大规模改造，就能直接应用这一稳定系统，大大提高了该技术的实用性和普及性，让更多实验室能够开展长时间的高质量成像实验。
- 应用拓展成果：此系统不仅适用于超分辨率显微镜成像，还为共聚焦和宽场活细胞成像实验带来了便利。在长时间的活细胞成像过程中，能够稳定地观察细胞的动态变化，为细胞生物学、发育生物学等领域的研究提供了更有力的工具，有助于深入探究细胞的生理过程和疾病的发生发展机制。
综合来看，这项研究成果意义重大。在研究结论方面，该 3D 活性样本稳定系统成功解决了荧光显微镜成像过程中样本稳定性的难题，在样本移动控制、系统兼容性和应用拓展等方面取得了显著成果。从讨论部分可以看出，这一系统的开源设计和易于集成的特点，为全球科研人员提供了一个可共享、可定制的研究平台，促进了荧光显微镜成像技术在生命科学领域的广泛应用和进一步发展。它让科学家们能够更清晰、更准确地观察微观世界，为探索生命的奥秘奠定了更坚实的基础，有望推动多个生命科学和医学领域的研究取得新的突破。
