研究提出了绘制细胞图的二维偶极定向方法

由于细胞的高透明度，很难观察到细胞内的细胞器。生物学家可以通过荧光染色标记特定的细胞器进行观察。这有点类似于在一个没有光线的环境中，每个人都穿着一身黑色衣服，很难找到你的朋友。通过让我们的朋友拿着荧光棒，我们可以很容易地找到他们

一个有趣的问题是：如果我的朋友拿着荧光棒的角度代表一种信号，我们如何检测这种角度信息

就像这个谜题一样，由于细胞的高度透明性，很难观察到其中的细胞器。通过荧光染色，生物学家可以标记特定的细胞器进行观察。大多数荧光分子在吸收或发射过程中表现为定向偶极子

荧光团的取向可以揭示其相关细胞器的结构和动力学的重要信息。荧光偏振显微镜也已发展成为研究生物分子取向特性的不可或缺的工具

为了克服传统荧光偏振显微镜受光学衍射限制的挑战，提出了改进的超分辨率荧光偏振显微镜技术，如单分子取向定位显微镜（SMOLM）和偏振调制（如SDOM、SPoD等）

然而，从生物技术的角度来看，尽管生物丝（如肌动蛋白丝和微管）在细胞功能中发挥着重要作用，但缺乏具有三维定向分辨率和高时空分辨率的方法来在体内研究它们

为了解决偶极方向分辨率的问题，北京大学Xi鹏教授的研究小组开发了一种二维偶极方向映射方法SDOM和光学锁定检测超分辨率偶极方向映射OLID-SDOM。在PhotoniX中，研究小组报告了一种名为3DOM的超分辨率3D定向映射显微镜

3DOM方法基于研究小组开发的偏振结构照明显微镜。颠倒杨氏双缝干涉原理，并将其与可逆光路原理相结合，使用不同角度的条纹产生不同方向的正一阶和负一阶光束

此外，可以通过简单地阻挡相应的负一阶光来产生单一方向的倾斜照明。通过将这种倾斜投影到z轴的不同角度，并使用FISTA算法重建图像，可以通过在倒数空间中组合偏振调制系数和重建结果来实现偶极方向的高精度分辨率

总体而言，所提出的3DOM方法有效地克服了荧光偏振显微镜在使用宽场成像的空间分辨率和3D方位映射方面的局限性

3DOM提供了对荧光团分子的3D空间结构的更全面的理解。这使我们不仅能够区分各种细胞骨架组织（肌动蛋白丝和微管），而且能够对丝结合的紧密性和亚细胞结构的顺序获得有价值的见解

此外，3DOM在DNA弯曲和膜细胞器定向方面具有显著的潜力。3DOM的主要优点之一是易于升级到现有的宽视场系统。3DOM的简单实现、准确的三维偶极定向信息和优越的时空分辨率使其适用于广泛的应用，增强了其在不同研究环境中的可访问性和可用性

这一强大的工具使研究人员能够解开亚细胞结构、生物力学和生物动力学的复杂问题，彻底改变我们对细胞过程的理解。研究人员预计，3DOM将促进对纳米级多种生物结构和相互作用的理解