一种高灵敏度的单分子显微成像方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高灵敏的单分子显微成像方法及系统，旨在解决现有技术中对于对于蛋白质等单分子的检测灵敏度较低的问题。一种高灵敏的单分子显微成像方法，包括：入射光通过支持长传播距离平面表面等离激元的成像芯片后，发生样品对表面等离激元的平面内散射，且平面内散射光通过成像芯片反向耦合出射至平面外，图像传感器采集出射的平面内散射光和反射光形成的原始干涉图像；将样品散射光积分成样品信号亮点，获得带有信号亮点的点状分布图。本发明专利技术中，通过支持长传播距离平面表面等离激元的成像芯片，可以减少样品散射光的能量衰减，从而使得在将样品散射光积分成样品信号亮点时，可以提供更多散射能量用于收集，信噪比更高，从而提高了检测的灵敏度。从而提高了检测的灵敏度。从而提高了检测的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度的单分子显微成像方法及系统


[0001]本专利技术属于显微成像
，具体涉及一种高灵敏度的单分子显微成像方法及系统。

技术介绍

[0002]大分子，如蛋白质和聚合体，在广泛的细胞活动中发挥着重要作用。分子结构和动力学的多样性和异质性急需开发单分子检测技术。
[0003]荧光检测一直是以高灵敏度和空间灵敏度成像和研究单个分子的主要工具。但荧光标记可能会干扰研究中的分子系统，染料分子的光闪烁和光漂白效应使难以进行定量测量。
[0004]传统的暗场显微镜或者表面等离子显微镜，其强烈依赖于纳米颗粒的散射截面，由于单个分子的横截面本来就很小，导致微弱的消光信号比衍射受限光斑内的量子噪声波动低许多数量级，因此单颗粒的分辨灵敏度在亚百纳米精度，灵敏度较差；
[0005]等离子体增强检测，如局部表面等离子体共振(Local Surface Plasmon Resonance,LSPR)和表面增强拉曼散射(Surface
‑
Enhanced Raman Scattering，SERS)，通过使用谐振结构(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度的单分子显微成像方法，其特征在于，包括：入射光通过支持长传播距离平面表面等离激元的成像芯片后，发生样品对表面等离激元的平面内散射，且平面内散射光通过成像芯片反向耦合出射至平面外，图像传感器采集出射的平面内散射光和反射光形成的原始干涉图像；将样品散射光积分成样品信号亮点，获得带有信号亮点的点状分布图。2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的单分子显微成像方法，其特征在于：将样品散射光积分成样品信号亮点，获得带有信号亮点的点状分布图的步骤，具体包括：S100、对原始干涉图像进行差分处理获得差分图像；S200、将差分图像转换至二维的傅里叶频域中，并表现为以傅里叶频域中心为原点相互共轭的两个共轭图像；在傅里叶频域中提取一个共轭图像并滤除噪声；S300、做逆傅里叶变换从傅里叶频域转换回空间域，获得带有一个共轭图像的散射图像；S400、采用去卷积方法将带有一个共轭图像的散射图像转换为带有信号亮点的点状分布图。3.根据权利要求2所述的一种高灵敏度的单分子显微成像方法，其特征在于：在步骤S100中，差分图像序列的计算公式如下：所述原始干涉图像I记录为反射光束E
r
与散射光束E
sc
之间的干涉，如下公式：式中：|E
sc
|2代表的散射光强度，可以忽略；|E
r
|2为反射光强度；和分别为两个共轭图像中的实像和虚像；差分图像序列的计算公式如下：其中，m代表差分图像序列的帧数，I
m+1
为第m+1帧原始干涉图像；I1代表序列中的第一帧原始干涉图像。4.根据权利要求3所述的一种高灵敏度的单分子显微成像方法，其特征在于：在步骤S200中，在傅里叶频域中提取一个共轭图像并滤除噪声，具体包括：两个共轭图像为两个圆环形的共轭图像，采用中心滤波器去除掉两个共轭图像中的重叠部分，然后采用傅里叶逆变换转换至空间域，获得去除两个共轭图像重叠部分的散射图像；将去除孪生像重叠部分影响的散射图像进行频移，然后转换至二维的傅里叶频域中，使得其中一个共轭图像的中心位于整个散射图像的中心；通过环形滤波器提取一个共轭图像。5.根据权利要求4所述的一种高灵敏度的单分子显微成像方法，其特征在于：采用中心滤波器去除掉两个共轭图像中的重叠部分，然后采用傅里叶逆变换转换至空间域，获得去除两个共轭图像重叠部分的散射图像Ic的计算公式为：I
C
＝F
‑1{F{I
Diff
}
·
f
mc
}式中：F{}表示二维傅里叶变换；F
‑1{}表示二维逆傅里叶变换；f
mc
表示中心滤波；I
Diff
为差分图像；
将去除孪生像重叠部分影响的散射图像进行频移，然后转换至二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景虹，余辉，杨玉婷，孙毅，王靓安，曾强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：