细胞是生命体的基本单位和功能单位, 对活细胞内部结构及其功能的研究是了解掌握生命本质的基础之一, 因此活细胞的实时观测对生命科学的发展具有重要意义。传统的光学显微技术受衍射极限的限制, 无法观测200 nm以下的生物结构细节。近20年来, 随着超衍射极限光学理论、技术、器件和荧光探针等方面的快速发展, 超分辨显微成像技术已成为应用于生命科学研究的重要手段。然而, 大多数超分辨显微方法或测量耗时长, 或易引起荧光蛋白漂白/细胞损伤, 在活细胞研究中受到极大限制, 已成为超分辨显微领域重点攻关的方向之一。为此, 文中结合作者在快速超分辨显微技术研究的基础上, 介绍了基于单分子成像的光激活定位显微技术和随机光学重构显微技术、基于荧光非线性可饱和光转换的受激发射显微技术以及基于结构光照明的超分辨显微技术, 并探讨了在活细胞成像中的发展应用。最后, 文中展望了超分辨显微成像技术在活细胞成像中的未来发展趋势。

采用光的矢量衍射理论，研究了0/π圆形相位板不同设计参数对于受激发射损耗（STED）显微镜中抑制光形成中空聚焦光斑聚焦质量的影响，并进行了数值模拟。相关计算结果表明，当采用不同偏振态、不同光强分布的入射光作为STED光，0/π圆形相位板内径的合理取值范围是不同的，而系统所用物镜的数值孔径对于内径的取值影响较小。在各种不同的参数组合下，使用线偏振光和圆偏振光作为入射光时，0/π圆形相位板内径取值范围基本保持一致；当入射光为径向偏振光时，内径取值则相对较大；而当使用切向偏振光时，任何取值均无法在系统焦平面附近得到满意的中空聚焦光斑。