噪声自由的纳米级快速荧光单分子定位算法

"荧光单分子的频率域纳米级快速定位算法及其在超分辨荧光成像中的应用" 本文介绍了一种新型的荧光单分子定位算法，旨在解决现有方法中存在的定位速度慢和对噪声敏感的问题。传统的单分子定位算法可能在处理大量数据时效率低下，并且容易受到图像噪声的影响。为了克服这些限制，研究者基于补零快速傅里叶变换（Zero-Filling Fast Fourier Transform, ZFFT）和相位梯度算子（Phase Gradient Operator）提出了一个噪声自由的频率域非迭代定位算法。 该算法的核心在于利用ZFFT处理图像，结合相位梯度信息来确定单个荧光分子的位置。通过计算机模拟，算法的定位精度达到了纳米级别，这意味着它能够在极小的空间尺度上精确识别分子位置。同时，算法的运行速度与解线性方程组的方法相当，实现了快速定位。 在超分辨荧光成像的应用中，研究人员对不同间隔的分子带模型进行了模拟，结果显示，算法能成功区分中心间距仅为30纳米的两个分子带。这一能力对于提高成像分辨率具有重要意义，因为传统的光学显微镜难以分辨如此接近的结构。 进一步的实验应用是在HeLa细胞的突起中对微丝束结构进行荧光超分辨成像。通过该算法重构的图像，可以清晰观察到微丝束的直径范围在75至200纳米之间，证实了算法在实际生物样本中的实用性。微丝束是细胞骨架的重要组成部分，其精细结构的解析对于理解细胞动力学和生物学过程至关重要。 关键词涵盖了显微技术、超分辨成像、单分子定位、相位梯度以及微丝束，强调了这项工作在高精度成像和生物科学领域的应用价值。文章的贡献在于提供了一个既快速又准确的定位方法，为荧光超分辨成像技术的发展开辟了新的途径，有助于科学家们在纳米尺度上探索复杂的生物系统。