介绍一种最新的超高分辨率成像技术--随机散斑结构照明显微术

LiveDRIM（Dynamic Random Illumination Microscopy，动态随机照明显微成像） 是一种先进的超分辨率荧光显微成像技术，专为活细胞、厚组织和动态生物样本设计。它将宽场显微镜升级为超分辨系统，能实现接近 100 nm 的横向分辨率，同时兼顾高速、低光毒性和深层成像能力。

1. 核心原理

LiveDRIM 基于 Random Illumination Microscopy (RIM) 技术（源自法国研究团队 Mangeat et al. 2021 年在 Cell Reports Methods 发表的论文）。

- 随机散斑（Speckle）照明：使用激光通过扩散器产生随机散斑图案对样本进行宽场照明，而不是传统 SIM（结构化照明显微镜）的固定条纹图案。

- 统计重建算法（algoRIM）：不依赖精确已知的照明图案，而是利用多帧随机照明图像的方差（variance）和协方差（covariance） 等统计信息，通过 Tikhonov 正则化反演重建超分辨图像。

- 这使得它对光学像差、散射和样本厚度具有极高鲁棒性（robustness）。

2. 主要性能优势

- 超分辨率：横向（XY）分辨率约 90–130 nm，轴向约 270–300 nm（接近或匹配 3D-SIM）。

- 成像深度：可达 100 µm 甚至更深，在厚散射组织（如果蝇组织、类器官、胚胎）中仍保持高对比度和分辨率。

- 高速与动态成像：支持多色实时/高速采集（如 12.5 fps 多色），适合活细胞长时间观察。

- 低光毒性：宽场捕获 + 少量随机图案（通常 100–200 帧），显著降低光漂白和光毒性。

- 易用性：无需复杂样品制备，兼容标准荧光标记和大多数现代宽场/倒置显微镜；支持实时“Live”模式即时反馈。

3. 与传统技术的对比

LiveDRIM 解决了超分辨成像中的常见权衡（速度 vs. 分辨率 vs. 深度 vs. 光毒性）：

- 优于传统 SIM：SIM 在厚样本中易受像差影响导致图案扭曲失效；而 RIM 的随机散斑统计特性高度稳定，对像差不敏感。

- 优于共聚焦/Airyscan：速度更快、光毒性更低、视场更大，同时分辨率相当或更高。

- 适合场景：活细胞动态过程、类器官、厚组织切片、胚胎发育、肌动蛋白/肌球蛋白网络等纳米结构观察。

4. 商业化与应用

- 商业产品：由 Rimeo 专利技术开发，Inscoper（及 Gataca Systems）商业化推出 liveDRIM 系统。作为模块化附加组件，可集成到现有显微镜上，配合 Inscoper 智能控制软件实现自动化同步。

- 实际案例：已在果蝇上皮组织、线虫肠道微绒毛、胶原支架等厚样本中实现活体超分辨成像，揭示传统方法难以观察的纳米级动态结构。

总结：LiveDRIM 是一种“深、快、稳、活”的超分辨技术，通过随机照明的统计鲁棒性，打破了传统超分辨成像在活样本和厚组织上的局限，为细胞生物学、发育生物学和生物医学研究提供了强大工具。

- 原始论文：Mangeat et al., Cell Reports Methods (2021)

通过雷达图可以清晰的看到，liveDRIM就是非常有前景的超高分辨率显微成像技术，很可能是未来的主流方向。

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