基于偏振自干涉数字全息 (pSIDH) 的无扫描三维荧光偶极子成像
光学
2025-04-16 v1
摘要
偏振显微技术揭示了细胞内生物分子的结构、取向组织及其架构。上述关键功能特征本质上是三维的，但在传统偏振显微技术中，单次测量只能在二维上检测。在生物复合体快速发生的空间组织事件的时间尺度内，于单帧远场强度分布中同时捕获三维结构与分子取向，至今仍是一项极具挑战性的任务。我们报告了一种名为 pSIDH 的光学成像方法，将包含三维结构和偶极子取向的多维样品信息编码至其远场荧光自干涉图案中。通过对全息提取的复值光场进行计算重建，提供了样品的光学像差校正三维偏振图像。在结合平面液晶透镜与高数值孔径物镜的 pSIDH 显微系统中，我们展示了荧光标记样品的无扫描三维体积偏振成像，同时在三维空间和偏振维度上实现了计算提升的系统测量精度。对鬼笔环肽-荧光团标记的 U2OS 细胞进行的 pSIDH 成像，为同时捕获诸如肌动蛋白丝等生物复杂架构的三维结构细节与空间平均分子取向分布提供了快速工具。
引用
@article{arxiv.2504.10772,
title = {Scanning-free three-dimensional fluorescent dipoles imaging by polarization self-interference digital holography (pSIDH)},
author = {Tianlong Man and Wenxue Zhang and Lu Zhang and Ran Zheng and Hua Huang and Xinhui Liu and Hongqiang Zhou and Zhe Wang and Yuhong Wan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10772},
year = {2025}
}