浮遊生細胞の3DイメージングのためのOTSMを開発(Researchers Develop OTSM for 3D Imaging of Floating Live Cells)

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2025-07-07 中国科学院(CAS)

浮遊生細胞の3DイメージングのためのOTSMを開発(Researchers Develop OTSM for 3D Imaging of Floating Live Cells)Principle of optical tweeze-sectioning microscopy (Image by LI Xing)

中国科学院西安光学精密機械研究所とスイス連邦工科大学ローザンヌ校の研究チームは、浮遊細胞の3次元(3D)非接触イメージングを可能にする「OTSM(光ピンセット断層顕微鏡)」を開発した。ホログラフィック光ピンセット(HOT)と構造化照明顕微鏡(SIM)を融合し、酵母細胞を空中で正確に配列・固定しながら、位相差3枚の断層画像を取得・再構築する手法である。従来の接着・機械固定を不要とし、ストレスを与えずに高解像度な3D観察が可能となった。実験では12個の酵母細胞を六角形・五角形・環状に配置し、安定した軸方向スキャンと高精細画像を取得。細胞殻とコアの寸法と楕円率も正確に解析された。本技術は生細胞の動態研究や多細胞構造解析に革新をもたらす。

<関連情報>

浮遊細胞の3Dイメージングと操作のための光ピンセット切断顕微鏡 Optical tweeze-sectioning microscopy for 3D imaging and manipulation of suspended cells

Xing Li, Dan Dan, Siarhei Zavatski, Wenyu Gao, […] , and Baoli Yao
Science Advances  Published:2 Jul 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adx3900

Abstract

Optical manipulation and detection of biological particulates are crucial procedures in biophotonics. Optical sectioning (OS) opens the avenue to three-dimensional (3D) microscopy, but nonoptical approaches, including sample adhesion and mechanical scanning, have always been required in this technique, rendering it impossible to image suspended cells. Here, we develop optical tweeze-sectioning microscopy by coupling structured illumination microscopy (SIM) with holographic optical tweezers (HOTs). By sculpting light in HOTs, we demonstrate that the position fluctuations of suspended yeast cells can be optically squeezed to tens of nanometers, which is sufficient for the implementation of OS with SIM. Sample scanning is achieved through optical delivery of the cells, instead of translation stages as in the conventional way. Our work presents an all-optical solution for OS, broadening its application to nonadherent, suspended cells. It further furnishes the original technique that enables both SIM-based 3D imaging and optical manipulation.

生物工学一般
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