SF-PULSE无透镜成像实现免染色长期监测活细胞

在坦佩雷大学主导的一项研究中，研究人员开发了一种新的无透镜成像方法，可从单幅图像中获得活细胞的精确定量数据。该紧凑型系统可放置在标准细胞培养培养箱内，使活细胞无需染色或其他标记即可连续监测数小时甚至数天。研究发表于Applied Physics Letters期刊。

研究人员开发了一种新的无透镜定量相位成像方法，称为SF-PULSE，它将基于AI的神经网络与物理信息图像重建相结合。

该方法旨在用于可直接在标准细胞培养培养箱内运行的紧凑型成像系统。这使得细胞无需染色或反复从培养箱中取出成像，即可连续监测数小时甚至数天。

定量相位成像是一种无需染色即可观察活体透明细胞的技术。除了生成细胞图像外，它还提供有关细胞生长、大小和生物量变化等特征的定量信息。

研究人员着手解决定量相位成像的两大局限。传统的定量相位成像方法通常依赖庞大而复杂的显微镜系统，不太适合在细胞培养培养箱内进行长期监测。此外，在无透镜系统中恢复相位信息是一个具有挑战性的计算问题，传统上需要多幅图像或额外的光学元件。

"我们的SF-PULSE方法可以从单幅测量图像中重建定量相位信息，无需复杂的光学硬件。该方法减少了计算误差，提高了重建稳定性，并实现了对单个细胞的准确长期追踪，"该研究第一作者、坦佩雷大学信息技术与通信科学学院的Igor Shevkunov说。

这一结果之所以重要，是因为它能够对大量细胞进行长期、不间断且无标记的监测。该方法提供有关单个细胞行为的定量信息，这往往比仅分析细胞群体的平均行为更具信息量。

"重要的是，研究人员不仅可以追踪细胞群体的变化，还可以追踪单个细胞随时间的生长、移动、分裂以及生物量的增减。这往往比仅考察细胞群体的平均行为更具信息量，"坦佩雷大学医学与健康技术学院大学讲师、分子信号研究组负责人Meenakshisundaram Kandhavelu说。

SF-PULSE并非仅仅提供另一种成像模式，而是有潜力促成全新类型的生物学实验。该方法可支持药物反应研究、毒性筛选和细胞死亡机制研究等应用。

由于该系统结构紧凑、无需透镜，并且能够在宽视场角内同时监测数百甚至数千个细胞，未来它还可用于自动化生物分析以及新型生物医学仪器的开发。

出版信息

Igor Shevkunov 等，Single-frame lensless phase retrieval using learned sensor plane initialization，Applied Physics Letters (2026)。DOI: 10.1063/5.0353436

本报道由谁撰写？

Gaby Clark

英语硕士，自 2021 年起担任文字编辑，具有高等教育和健康内容领域的工作经验。致力于提供可信赖的科学新闻。 完整简介 →

Robert Egan

数学生物学学士，创意写作硕士。游历广泛，对科学与语言有独到见解。 完整简介 →

引用： 无透镜成像方法实现活细胞无染色长期监测 (2026, October 8) 检索于 2026 年 10 月 17 日 来源：https://phys.org/news/2026-10-lensless-imaging-method-enables-term.html

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