图1：使用Prime BSI进行SMLM成像淀粉样体。a) 使用SMLM重建的类淀粉样蛋白β1-42纤维网络的超分辨率图像，配合Prime BSI。Colorbar：本地化计数。比例：1微米。b)在纤维中通过定位检测到光子，(a)使用Prime BSI和控制相机。Prime BSI相比控制143414相机(在相同曝光时间下，能检测到更多定位(165192)，中位亮度为948光子，而中位亮度为799个光子。(c)一个稳定的白光源，亮度较低(每帧约60光子)测试每个相机检测到的光子是否符合统计泊松过程。黑色实线表示默认的截断p值0.05;值大于0.05的像素被认为符合泊松分布，而值较小的像素则与泊松分布有显著差异。Prime BSI 比控制相机更能匹配泊松工艺。
背景
Lew实验室正在开发技术，能够成像单个分子在时间和空间中的多维轨迹，重点是理解阿尔茨海默病等疾病中淀粉样蛋白聚集的结构动态。
实验室与伦敦大学学院的Jan Bieschke合作，开发了一种名为TAB(瞬时淀粉样结合)的单分子定位显微镜技术，用于成像淀粉样蛋白聚集体在数小时到数天内的结构。利用三点分布函数(PSF)和新的稳健统计估计算法的组合，它们在原始SMLM数据中解读分子位置和方向，从而跟踪分子随时间的平移和旋转(方位角、极角及摆动)。
归根结底，最好的光学成像来自于使用最精确、最灵敏的光子计数相机。Prime BSI使我的实验室能够突破纳米尺度成像的边界，开发出观察活体系统中单分子的新方法。——马修·刘
挑战
在超高分辨率荧光显微镜中定位单个分子是光子限制的，精度通过收集光子数量的平方根的倒数提升。除了标准SMLM，采用三点PSF的方向感测SMLM，要求单分子的固定光子预算被分散到探测器更大的区域。
由于TAB成像中每个定位中探测不到1000个光子，早期的sCMOS相机由于量子效率和灵敏度不理想，难以产生稳健的方向分辨图像。此外，电子增益的像素间变异会为每个像素的光子计数增加不必要的噪声，从而污染分子取向的敏感测量数据。
解决方案
Prime BSI的高量子效率、低读噪和极低的固定图案噪声提升了使用多种PSF测量分子取向的精度。更高的量子效率使得能检测到更多分子，并增加每次定位收集到的光子数量。从相机读取与泊松统计分布高度匹配的光子计数，确保成像达到理想的散播噪声极限。拥有更多定位精度，可以产生更高分辨率的超分辨图像，并在分子取向中呈现此前无法观测到的异质性。
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