超解像蛍光顕微鏡法は光学回折限界を克服し、蛍光標識の枠組みにおける生物学的複雑性の理解を大幅に進展させてきた（1）。蛍光標識はこの能力の基盤であり、多様な超解像方式に不可欠な高い光子収支、優れた信号コントラスト、調整可能な光物理特性を実現する（2、3）。対照的に、無標識ラマンイメージングは内在的な化学特異性を有し（4）、生体分子フィンガープリンティングから細胞代謝マッピング（5–8）、病理組織学的な組織特性評価（9、10）に至る応用を支えている。無標識という利点と化学特異性を備える一方、ラマンイメージングは、信号スループットが本質的に低く、内在的なラマンコントラストも弱いため、空間分解能と画像コントラストの双方に根本的な制約がある（11–13）。本研究では、信号増幅ではなく標的化された信号純化によって分解能を向上させる、物理学主導の超解像戦略である空間フィルタリング・ナノスコピー（SFN）を導入し、回折限界を超える概念的に異なる経路を提示する。SFNは、サブミリメートル・マイクロスフェアレンズ（SMML）と標準的な共焦点ラマン顕微鏡を相乗的に統合し、（i）横方向の励起プロファイルを狭める光子再分配効果（PRE）と、（ii）横方向および軸方向の背景を効果的に抑制する三次元空間フィルタリング（3D-SFE）という、相補的な二つの物理効果を利用する。SFNによるシリコンナノ構造、無傷細胞、組織切片の超解像ラマンイメージングを実証し、約40 nmの実効横方向分解能を達成するとともに、外因性標識を用いずに細胞小器官や仮足を含む細胞内構造を化学的に分解した。これらの知見は、SFNが広範に一般化可能なハードウェアベースの超解像戦略であり、標準的な共焦点プラットフォームへ容易に導入でき、多様な光学イメージング方式へ拡張可能であることを示す。
https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749055