08,12,2026 2visualizações
【InstrumentaçãoNotícias de Pesquisa e DesenvolvimentoEm 12 de agosto, a equipe de acadêmicos da Faculdade de Ciência e Engenharia de Instrumentos da nossa universidade, o professor Zhao Yi Yi, em colaboração com o professor Feng Jiandong da Universidade de Zhejiang, fez progressos revolucionários no campo da tecnologia de microimagem de ultraresolução. Os resultados do estudo foram publicados na revista Nature como Luminescent-reaction-enabled super-resolution imaging. A equipe de pesquisadores desenvolveu uma nova técnica de imagem de ultra-resolução sem a necessidade de excitação de luz externa, usando sinais de luz gerados durante a reação química como fonte de luz de imagem, obtendo informações de ultra-resolução através das características de subida e queda inerentes à reação química, realizando a imagem de ultra-resolução específica da luminosidade da reação química pela primeira vez internacionalmente. Este método ultrapassa fundamentalmente as limitações de fototoxicidade, danos fotológicos e interferência autofluorescente, alcançando imagens de ultra-resolução contínua dinâmica de organismos vivos de fundo zero e ultra-longo período de tempo, fornecendo novos meios de observação científica para o estudo da evolução e interação da estrutura subcelular em escalas de tempo, detecção de ultra-resolução de micromoléculas e outras ciências da vida e pesquisas biomédicas.
O surgimento da tecnologia de imagem de ultra-resolução fluorescente rompeu os limites da difração óptica tradicional, fornecendo ferramentas importantes para analisar estruturas em nanoescala e processos de vida dinâmicos dentro das células. No entanto, os métodos de imagem ultra-resolução existentes são baseados no quadro técnico de "exposição à fonte de luz - resposta ao sinal", que, ao mesmo tempo que obtém alta resolução espacial, inevitavelmente introduz problemas como fototoxicidade, branqueamento de luz e interferência do sinal de fundo, tornando a observação contínua de longa duração, alta fidelidade e baixa perturbação da dinâmica das células vivas um desafio sério. Como romper os padrões clássicos de imagem de hiperresolução para obter observações de hiperresolução mais biocompatíveis, contínuas e de alta qualidade, tornou-se uma questão científica importante que precisa ser resolvida com urgência.
Em resposta a essas questões, a equipe propôs um novo método de imagem de super-resolução habilitada por reação luminescente através de correlação ponderada por entropia combinada com deconvolução (RIED). Ao contrário das técnicas tradicionais de superresolução fluorescente que dependem de padrões de imagem de excitação de luz externa, o RIED usa moléculas luminescentes de reação química para marcar específicamente a estrutura interna da célula e projetou algoritmos de extração e reconstrução de informações eficientes de acordo com as propriedades de aumento e queda de fótons durante a reação química e as leis da distribuição de entropia da informação, o que permitiu a primeira imagem de superresolução específica de luminescência química do mundo. Além disso, o RIED rompeu os limites de interferência fototoxica e autofluorescente em imagens fluorescentes tradicionais, alcançando imagens de rede de estruturas subcelulares tridimensionais ultra-resolutivas com fundo quase zero. A equipe de pesquisa construiu ainda um sistema de imagem fotoluminescente de reação multi-modal e eficiente, que abrange eletroquimicamente luminescente (ECL), quimicamente luminescente (CL) e bioluminescente (BL) de acordo com as diferentes necessidades de imagem para desempenhar uma variedade de vantagens do sistema de reação, alcançando aplicações multicenárias de detecção de moléculas altamente sensíveis para observação dinâmica contínua de células vivas, trazendo novas oportunidades inovadoras para a pesquisa em ciências da vida.
A equipe de pesquisadores aplicou o RIED à imagem dinâmica das mitocôndrias de células vivas, alcançando imagens de ultra-resolução estáveis sem branqueamento por mais de 41 horas consecutivas, com resolução espacial de 100 nanômetros, observando completamente o movimento e o processo de migração a longo prazo das mitocôndrias intracelulares e analisando quantitativamente as características dinâmicas da migração das mitocôndrias entre células a nível de uma única mitocôndria, fornecendo um instrumento técnico importante para revelar as leis de mudança dinâmica das mitocôndrias em largas escalas de tempo. O RIED também fornece novas ferramentas de imagem para a observação contínua e dinâmica do comportamento e das regras evolutivas dos órgãos celulares e moleculares durante processos complexos de vida sem interferência de luz externa.
Os professores Zhao Weiyue e Feng Jiandong são co-autores de comunicação da tese, e o pós-doutorado Zhu Wenxin da Universidade de Zhejiang, o estudante de pós-doutorado Zhang Relak e o estudante de pós-doutorado Guijiahui da Faculdade de Instrumentação da nossa universidade são os co-autores da tese. Os coautores da tese também incluem o pesquisador associado da Faculdade de Instrumentação da nossa universidade, Kim Han, estudante de doutorado.
Este trabalho foi financiado pelo Fundo Nacional de Ciências Naturais, o Programa Nacional de Foco de Pesquisa e Desenvolvimento e o Projeto de Estúdio de Jovens Cientistas da nossa universidade.
