受望远镜启发的显微镜可以看到6D分子

一项新技术的部分灵感来自詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)的设计，它使用镜子片段在微观尺度上分类和收集光线，并以新的分辨率水平捕捉分子图像：位置和方向，每一个在三个方面。

这个新系统的详细信息，由最近获得博士学位的OumengZhang开发。圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院电气与系统工程副教授MatthewLew实验室的研究成果于12月5日发表在《自然光子学》杂志上。

与太空望远镜一样，径向和方位角偏振多视图反射镜(raMVR)显微镜依赖于收集尽可能多的光。但是，它不是使用这种光来观察远处的事物，而是使用它来辨别附着在蛋白质和细胞膜上的微小荧光分子的不同特征。

“设置的部分灵感来自望远镜，”张说。“这是一个非常相似的设置。我们使用的不是JWST熟悉的蜂窝形状，而是金字塔形镜子。”

目前，该领域的显微镜面临创建生物图像的挑战。一方面，荧光分子发出的如此少量的光对最轻微的畸变很敏感——包括细胞内的阴暗环境。正因为如此，精确成像更依赖于计算机处理来在捕获图像后整理方向。

“当你只有灰度相机传感器时，想想创建彩色图片，”Lew说。“你可以尝试使用计算工具重新创建颜色，或者你可以使用颜色传感器直接测量它，颜色传感器使用不同像素顶部的各种吸收滤色器来检测颜色。”

以类似的方式，标准显微镜根本无法检测分子的定向方式。raMVR显微镜使用称为波片的偏振光学器件及其金字塔形反射镜将光分成八个通道，每个通道代表分子位置和方向的不同部分。

值得注意的是，raMVR显微镜不是一项小技术。但更小并不总是更好。

“在工程物理学的前沿，我们经常不得不做出权衡以使我们的仪器紧凑，”Lew说。“在这里，我们决定采取不同的策略：我们如何利用每一点宝贵的光来进行最精确的测量?以不同的方式思考显微镜的结构绝对有趣，在这里，我们认为新发现的6D成像性能将在不久的将来实现新的科学发现。”

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