SMILE：一种实现最小三维分辨率的调制增强局部化显微镜工具
光学
2025-05-08 v4
摘要
调制增强局部化显微镜 (MELM) 相较于传统单分子局部化显微镜 (SMLM) 在横向和轴向局部化精度上显著提升。然而，基于横向调制照明的 MELM (MELMxy) 在根本上受限于二维成像。本文提出了三维 Single-Molecule Modulated Illumination Localization Estimator (SMILE)，该方法综合了横向照明调制与点扩散函数 (PSF) 工程。通过同时利用横向调制图案和准确的点扩散函数模型进行三维局部化，SMILE 实现了接近理论最小局部化不确定性的定位，显示出与传统 3D-SMLM 相比横向精度提升约 4 倍。关键的是，SMILE 对不同 PSF 和不同照明图案具有极佳的兼容性，包括 4Pi 配置，使其成为一种灵活的工具，可以轻松适应不同的实验 setup。当与 4Pi 显微镜集成时，4Pi-SMILE 在实现亚 10 nm 轴向分辨率并趋近各向同性分辨率方面尤其有前景。通过仿真和概念验证实验，我们验证了 SMILE 在 3D-SMLM 和普通 MELM 方面的优势。我们强调 SMILE 作为一种新方法和稳健框架，具有显著推动 MELM 发展的潜力。
关键词
引用
@article{arxiv.2502.14243,
title = {SMILE: a universal tool for modulated-enhanced localization microscopy to achieve minimal three-dimensional resolution},
author = {Hongfei Zhu and Yile Sun and Xinxun Yang and Enxing He and Lu Yin and Hanmeng Wu and Mingxuan Cai and Yubing Han and Renjie Zhou and Cuifang Kuang and Xu Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.14243},
year = {2025}
}