SIM 的原理
結構光照明顯微成像（Structure Illumination Microscopy, SIM）最早是在2005年由 Mats Gustafsson 開發(fā)并提出的,，其基本原理是基于摩爾紋（Moire pattern）——一種常用于產(chǎn)生光學錯覺的效應。
摩爾紋：由兩個空間頻率相近的周期性光柵圖形疊加而形成的光學條紋,。當兩條線或兩個物體之間以恒定的角度和頻率發(fā)生干涉,，而人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時，只能看到干涉的花紋,。
當兩個小尺寸（高頻）網(wǎng)格疊加覆蓋在最右邊的圖像中時,，它們之間發(fā)生干涉后就會顯示一個較大尺寸（低頻）的網(wǎng)格，這個網(wǎng)格會包含兩個較小網(wǎng)格的信息,。
▲ 兩個相互成一定角度重疊的細網(wǎng)格相互干涉形成的摩爾紋
在實際使用時,，通過在照明光路中插入一個結構光的發(fā)生裝置（如光柵，空間光調(diào)制器,，或者數(shù)字微鏡陣列DMD等）,，照明光受到調(diào)制后，形成亮度規(guī)律性變化的圖案,，然后經(jīng)物鏡投影在樣品上,，調(diào)制光所產(chǎn)生的熒光信號再被相機接收。
通過移動和旋轉(zhuǎn)照明圖案使其覆蓋樣本的各個區(qū)域,，并將拍攝的多幅圖像用軟件進行組合和重建,，就可以得到該樣品圖像了。
SIM 的應用
結構光光切顯微鏡是一種先進的光學成像技術,，通過使用特殊的光學照明系統(tǒng),，實現(xiàn)去除焦平面以外雜散信號的目的，從而實現(xiàn)對樣品的光學層切掃描,，進而實現(xiàn)三維重構,。其應用領域廣泛，包括但不限于以下幾個方面：
1. 定量,、定性,、定時、定位測定：可對細胞形狀,、周長,、面積、平均熒光強度及細胞內(nèi)顆粒數(shù)等參數(shù)進行自動測定,。能對細胞的溶酶體,、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng),、細胞骨架,、結構性蛋白質(zhì),DNA,RNA,酶和受體分子等細胞內(nèi)特異結構的含量,、組分及分布進行定量、定性,、定時及定位測定,。
2. 三維重構：對活細胞行無損傷的“光學切片"這種功能也被形象的稱為“顯微 CT"，可獲得標本真正意義上的三維數(shù)據(jù),，經(jīng)計算機圖像處理及三維重建,，可產(chǎn)生生動逼真的三維效果，從而能靈活,、直觀地進行形態(tài)學觀察,，并揭示亞細胞結構的空間關系。
3. 生物樣品增殖,、凋亡：用于數(shù)小時的長時程定時掃描,記錄細胞遷移和生長等細胞生物學現(xiàn)象,。胚胎學和發(fā)育生物學：線蟲、果蠅和斑馬魚的發(fā)育和信號機制,。細胞生物學和植物生物學：細胞凋亡,，細胞自噬，細胞周期,，細胞代謝,，細胞跟蹤和追蹤，細胞毒性,，氧化應激檢測,，吞噬作用，內(nèi)吞作用,，受體的內(nèi)化，細胞信號傳導及通信,，細胞運動,，細胞內(nèi)區(qū)隔化，蛋白質(zhì)合成與降解,，細胞和生物物理調(diào)控,。酵母和細菌研究。干細胞研究和3D培養(yǎng),?？蓪毎鲋场⒌蛲鲞^程進行圖像采集,，可結合熒光漂白恢復技術(FRAP) ,，漂白過程中的熒光丟失 (FLIP)技術，對細胞隨時間的增減變化進行圖像采集,，數(shù)據(jù)分析,。
4. 細胞內(nèi)外部通訊：可以通過熒光標記不同標記物,，對離子、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的轉(zhuǎn)運,，作用機制進行追蹤,，分析?？山Y合熒光共振能量傳遞技術 (FRET) ,，分析分子間的互相作用。該技術可以用于研究胚胎發(fā)生,、生殖發(fā)育,、神經(jīng)生物學、腫瘤發(fā)生等過程中縫隙連接通訊的基本機制和作用,，也可用于鑒別對縫隙連接作用有潛在毒性的化學物質(zhì),。
5. 熒光探針的研究：開發(fā)試驗新型的熒光探針，利用生化材料合成新型的熒光探針,。研究現(xiàn)有探針更多的應用,，研究現(xiàn)有探針可攜帶更多的標記物。
SOPTOP M-SIM6000結構光光切顯微系統(tǒng),，采用最新的結構光照明技術,，尤其針對厚樣品的高速、高質(zhì)量三維成像而設計,，集觀察,、分析于一身，可實現(xiàn)XY方向240nm,，Z方向600nm光學分辨率,，有效去除焦平面以外的雜散光，實現(xiàn)高清晰度的3D圖像構建,。
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