在科学研究领域，显微镜世界见证了突破性的发展。德国比勒费尔德大学（Bielefeld University）的研究人员推出了一款荧光显微镜，该显微镜不仅因其高速能力而脱颖而出，还因其在广阔的视野上的超分辨率成像而与众不同。这项创新帮助我们加深对细胞相互作用的理解，特别是在药物作用方面。

显微镜的视野和分辨率困境

传统显微镜，即使是最先进的显微镜，在速度和分辨率方面也有局限性。最先进的显微镜虽然提供详细的图像，但通常受到有限的视野和较慢的成像速率的困扰。这就是比勒菲尔德大学新显微镜的亮点，弥合了速度和分辨率之间的差距。

这种新的显微镜可以同时对多个活细胞成像，拥有令人印象深刻的高达150 x 150 μm^2（平方微米）视野。更值得注意的是，其成像速率为44赫兹，同时保持不到100纳米的时空分辨率。相比之下，现在许多显微镜虽然能够提供高分辨率，但代价是减小视野或降低成像速率。

创新背后的动机

这个技术背后的主要动力是深入研究多种药物学（polypharmacy）的世界。多种药物学，即向单 个患者使用多种药物的做法，是一个日益令人担忧的做法，特别是在老年人和慢性病患者中。这些药物之间的相互作用可能导致不可预见的并发症。

该显微镜诞生于EIC Pathfinder OpenProject DeLIVERy项目，其目标是调查多种药物对单个患者的影响。有了这个新工具，研究人员可以在分离的细胞上测试不同药物组合，从而更仔细地观察细胞膜特征或细胞器的动力学。这些见解在个性化医疗保健领域非常宝贵，了解药物相互作用可以促进更加合适的个性化和有效的治疗。

超越衍射极限

该显微镜的突出特点之一是其基于超分辨结构化照明显微术（ super-resolved structured illumination microscopy，SR-SIM）。传统显微镜受到光的衍射极限的约束，限制了它们可以捕获的细节水平。而SR-SIM超越了这一限制，使其特别适合对活细胞成像。

研究人员通过从原始图像重建超分辨图像来进一步优化这项技术。这是使用由六根光纤组成的独特系统实现的，该系统以特定模式照亮样品，提高了成像的分辨率和速度。

光明的未来

使用这种显微镜的初步测试非常成功。该团队成功成像了多色染色的大鼠肝细胞，揭示了以前由于光的衍射极限而被隐藏的结构。

当研究人员将目光投向未来的应用时，将包括肝细胞的活细胞研究和实时数据解释，有一点是清楚的：这种显微镜不仅仅是一种渐进的改进，而且是超越最新水平的重大飞跃，希望能够极大帮助我们对细胞相互作用和药物影响的理解。

论文：Henning Ortkrass et al, High-speed TIRF and 2D super-resolution structured illumination microscopy with a large field of view based on fiber optic components, Optics Express (2023).