单分子成像中点扩散函数的交互式模拟与可视化
光学
2023-12-25 v1
摘要
点扩散函数 (PSF) 对于任何类型的显微镜技术都是基础的，对于单分子定位技术尤为重要，因为在纳米尺度上精确定位分子需要精确的 PSF 形状。然而，光学像差和固定的荧光团偶极子可能导致非各向同性和扭曲的 PSF，从而使传统的拟合方法变得复杂并产生偏差。此外，一些研究人员通过引入特定的相移故意修改 PSF，以提供改进的灵敏度，例如用于在 3D 中定位分子或确定偶极子取向。为了设计实验方法以及解释获得的数据，拥有一个简单的可视化工具来计算预期实验的 PSF 将是有帮助的。为了满足这一需求，我们开发了一个全面且易于使用的计算机应用程序，该应用程序允许基于全矢量 PSF 模型模拟真实的 PSF。它结合了广泛的显微镜和荧光团参数，能够准确表示各种成像条件。此外，我们的应用程序直接提供 Cramer-Rao 界，以评估给定条件下可实现的最佳定位精度。除了促进各向同性发射体的 PSF 模拟外，我们的应用程序还提供了在低温单分子定位显微镜应用中遇到的固定偶极子取向的模拟。此外，它支持结合光学像差和相位操纵进行 PSF 工程，以及模拟具有重叠分子的拥挤环境。重要的是，我们的软件允许直接从实验数据拟合自定义像差，有效地弥合了模拟场景和实验场景之间的差距，并增强了实验设计和结果验证。
引用
@article{arxiv.2312.14356,
title = {Interactive simulation and visualization of point spread functions in single molecule imaging},
author = {Magdalena C. Schneider and Fabian Hinterer and Alexander Jesacher and Gerhard J. Schütz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.14356},
year = {2023}
}