东方时讯网已经开发出一种新的专用显微镜，它利用紫外线的复杂特性来提高图像分辨率和对比度。大多数细胞在可见光波长下是透明的，这意味着它们的复折射率的虚部，也称为消光系数，接近于零。
然而，在紫外线区域的c波段，消光系数自然比可见波长高得多。使用具有相关图像处理功能的新型UV兼容显微镜，可以对生物样品的常规不可见特征进行对比度极佳、高分辨率、无标记的显微镜检查。
高分辨率明场显微镜的使用对于细胞规模的生物学研究至关重要，但由于图像对比度低，该技术存在局限性。在样品上使用染料可以产生出色的对比度，但这需要额外的时间和精力，并且会改变细胞的自然结构或功能。因此，内在对比方法更可取——最好是提供定量信息的方法。
这种方法的新候选方法涉及使用c波段紫外线(UVC)，由于UVC的穿透深度较低、吸收较大和特异性较高，它既可以提高图像对比度，又可以在生物样品中提供固有的深度切片。这种方法提供了可视化细胞内接近但高于分辨率极限的小结构的可能性，并且通常无法用传统的明场显微镜检测到。
使用计算定量相位显微镜(QPM)，这种新方法可以提取和分离样本图像的数值实部和虚部。由于与虚相位信息相关的单元格消光系数通常非常小并且对图像对比度贡献很小，因此传统的QPM通常会忽略该分量。
然而，由于UVC的消光系数通常比可见光高得多，因此UVCQPM以高对比度、定量消光系数图的形式添加了一层新的信息，作为对传统定量相图的补充测量。
这种方法的关键是含有蛋白质、脂质或核酸的生物材料吸收的波长依赖性变化。在绘制波长与吸收曲线时，它们显示出独特的“曲棍球棒”形状：吸收随着波长的减小而增加，并在UVC波段开始的地方急剧增加。这种额外的吸收使UVC光成为在细胞成像中产生更高对比度的有用工具，而无需添加人工染料。
当尝试在实践中实施该方法时，作者在开发该技术时面临着多项挑战。首先，标准显微镜镜头通常不传输UVC光，因为它们所用的玻璃通常不透紫外线。其次，玻璃折射率在短波长处表现出更强的色散，使得UVC范围内的色度校正具有挑战性。
为了克服这些挑战，作者使用了一种特殊的基于反射镜的显微镜物镜，特别是有限共轭的高数值孔径卡塞格林型物镜，以避免色差并改善UVC中的透射率。他们还采用了最近开发的反射定量微分相衬(qDPC)算法来检索复杂的折射率分布。该算法需要一组倾斜照明的强度图像来检索虚部相位信息，作者通过包括一个带有可旋转半圆形振幅掩模的UV透射熔融石英透镜继电器来实现这一点。
遮光罩挡住一半的瞳孔并保护物镜的副镜免受轴上照明，防止杂散光遮挡来自样品的感兴趣的光。此外，其他设计选择有助于保持视野中的光均匀，同时减少对成像区域外样品的曝光，例如将大直径耐日晒多模光纤的输出面与图像平面共轭。
作者还选择了具有窄(10nm)带宽的UVCLED，以最大限度地减少色差效应并确保检索算法具有定义明确的工作波长。由此产生的显微镜理论上应该能够达到212nm的分辨率，而在实践中，作者几乎达到了这个目标，在qDPC处理后的标准细胞系图像中测量到的分辨率约为215nm。
作者使用他们的新紫外线显微镜研究了肝窦内皮细胞(LSEC)，这是肝脏中的薄液体过滤细胞，含有称为开窗的小孔。由于这些开窗尺寸小(50-300nm)，因此很难使用传统光学显微镜进行可视化。
值得注意的是，LSECs参与人体的血液过滤系统，了解它们的结构和功能对于疾病研究和药物发现至关重要。
使用这种新的紫外线显微镜观察和研究LSEC的亚衍射极限大小的开窗的能力是一个令人兴奋的发展，可以更好地了解这些细胞在人体中的作用。作者将他们的紫外线显微镜与其他显微镜技术进行了比较，包括明场、微分干涉对比(DIC)显微镜和商用全息断层摄影系统，发现紫外线显微镜提供了卓越的对比度，并且是唯一可以让他们近距离观察单个开窗的技术到衍射极限。
这凸显了无标记方法在对不显着散射的薄纳米级生物样本进行成像时面临的挑战。依靠吸收，UVC显微镜克服了这个问题，并可以利用该波长范围内的显着消光系数，从薄的纳米级生物样品中获得对比度更好的定量图像。
使用他们的紫外线显微镜，作者能够分割单个潜在的开窗簇并确定它们各自的消光系数。他们发现开窗的平均消光系数高于质膜的平均消光系数，并假设尽管开窗“孔”中缺少生物材料，但开窗周围细胞骨架蛋白的密度导致更高的吸收。
作者还尝试使用深紫外线照明来产生自发荧光，但他们在LSEC的开窗簇中仅检测到非常少量的信号，并且只是来自核区域的漫射光，这对于高分辨率图像来说是不够的。总体而言，作者展示了他们的紫外线显微镜用于研究LSEC和可视化亚衍射极限尺寸开窗的能力，这可能对了解肝脏的过滤系统和相关疾病具有重要意义。
总之，在高分辨率明场显微镜中使用UVC光吸收与传统染色方法相比具有显着优势。该技术为定量相图提供了补充测量，提供了一种无需标记即可进行研究和科学发现的更准确、更有效的方式，从而保留了细胞的自然结构。