由于细胞的透明度很高，观察细胞内的细胞器非常困难。生物学家可以标记特定的细胞器，以便通过荧光染色进行观察。这有点类似于在一个没有光的环境中，每个人都穿着一身黑，很难找到你的朋友。通过让我们的朋友拿着荧光棒，我们可以轻松找到他们。

研究提出了用于绘制细胞图的二维偶极子定向方法

一个有趣的问题是：如果我朋友拿着的荧光棒的角度代表了一种信号，我们如何检测这样的角度信息?

就像这个谜题一样，由于细胞高度透明的性质，观察其中的细胞器非常困难。通过荧光染色，生物学家可以标记特定的细胞器以供观察。大多数荧光分子在吸收或发射过程中表现为定向偶极子。

荧光团的方向可以揭示有关其相关细胞器的结构和动态的重要信息。荧光偏振显微镜也已发展成为研究生物分子取向特征不可或缺的工具。

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

然而，从生物技术的角度来看，尽管生物丝(例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3D定向分辨和高时空分辨率的方法来在体内研究它们。

针对偶极子方位分辨率问题，北京大学奚鹏教授课题组开发了二维偶极子方位映射方法SDOM和光学锁定检测超分辨率偶极子方位映射OLID-SDOM。在PhotoniX中，研究小组报告了一种称为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。反转杨氏双缝干涉原理，并与可逆光路原理相结合，利用不同角度的条纹产生不同方向的正负一阶光束。

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。通过将该倾斜投影到z轴的不同角度并使用FISTA算法重建图像，结合偏振调制系数和倒易空间中的重建结果可以实现偶极子方向的高精度分辨率。

总体而言，所提出的3DOM方法有效克服了荧光偏振显微镜在空间分辨率和使用宽场成像的3D方向映射方面的局限性。

3DOM可以更全面地了解荧光团分子的3D空间结构。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)，而且还能获得对丝结合紧密度和亚细胞结构顺序的宝贵见解。

此外，3DOM在DNA弯曲和膜细胞器定向方面具有巨大潜力。3DOM的主要优势之一是易于升级到现有的宽场系统。3DOM的简单实现、准确的3D偶极子方向信息和卓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性，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。