2010中国光学:受激发射损耗现象在饱和荧光共振能量转移显微镜中的应用:实现单分子分辨率的生物成像方法
2011-05-31

      近年来,超衍射极限的光学显微成像技术及其在生物学中的应用已经成为国际细胞生物学领域的最前沿和研究热点。在此期间,涌现了一系列的突破衍射极限的远场光学超分辨显微技术,例如受激发射损耗(STED)显微镜,随机光重建微术(STORM),PALM等,这些技术显著提高了光学成像分辨率至20~35 nm。虽然在理论上,这些技术可以无限提高分辨率,但在实际中,进一步改善分辨率至10 nm以下的单分子尺度的分辨率仍然是一个大难题。对于STED显微镜来说,为了实现高分辨率需要采用较高的饱和猝灭光强,从而对荧光分子和生物样品带来的光毒性、光漂白等副作用会限制该损耗光的最大光强,进而限制分辨率的提高。而PALM,STORM等技术的分辨率也受到单个荧光分子发出的有限光子数的限制。

      出于对这些问题的关注,中国科学院上海应用物理研究所黄庆研究员等(Opt. Lett., 2010, 35, 3862-3865)提出一种新的技术途径来突破光学衍射极限,并能进一步改善分辨率至单分子尺度(10 nm),即一种新型的显微技术。他们将STED显微镜与饱和荧光共振能量转移显微(SFM)技术相结合。其原理是在STED显微镜基础上,结合SFM显微技术原理,使特定的荧光标记分子对激发光产生强烈的非线性响应,进一步压缩荧光受体分子的荧光发射点,有效地进一步提高STED显微镜系统的分辨能力,从而实现超分辨远场光学成像。

      该技术的实施将有助于推动我国在超高分辨显微技术方面的发展。同时,在这样一个新兴研究领域积极寻求具有高度原创性的技术原理与方案也能够给中国科学家带来信心和鼓励。

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