超高分辨光学显微镜家族再添新成员,显微镜分辨率进一步被突破

   日期:2019-09-16     来源:分析测试百科网    浏览:54    
核心提示:为使显微镜分辨率进一步得到突破,提升中国在激光干涉技术上的影响力,中国科学院院士、中国科学院生物物理研究所研究员徐涛研究组与科学研究平台正高级工程师纪伟研发团队合作研究提出了一种基于激光干涉条纹定位成像的新技术,并据此研制出新型单分子干涉定位显微镜。
       为使显微镜分辨率进一步得到突破,提升中国在激光干涉技术上的影响力,中国科学院院士、中国科学院生物物理研究所研究员徐涛研究组与科学研究平台正高级工程师纪伟研发团队合作研究提出了一种基于激光干涉条纹定位成像的新技术,并据此研制出新型单分子干涉定位显微镜(RepetitiveOpticalSelectiveExposure,ROSE),将荧光显微镜分辨率提升至3nm以内的分子尺度,单分子定位精度接近1nm,可以分辨点距为5nm的DNAorigami(DNA折纸)结构。为超高分辨光学显微镜家族再添新成员。
光学显微镜自1590年由荷兰詹森父子创制伊始,即成为生命科学最重要的研究工具之一。进入21世纪,借助荧光分子,科学家将光学显微镜的分辨率提高了一个数量级,由约一半光波波长(250nm)拓展至几十纳米,并兴起了超高分辨荧光成像技术,用于“看到”精细的亚细胞结构和生物大分子定位,相关工作荣膺2014年诺贝尔化学奖。9月9日,该研究成果被发表在NatureMethods杂志上,论文题为Molecularresolutionimagingbyrepetitiveopticalselectiveexposure。
 
 
生物物理所研制出分子尺度分辨率干涉定位显微镜
 
  所谓干涉定位,是指采用不同方向和相位的激光干涉条纹激发荧光分子,荧光分子的发光强度与其所处条纹的相位有关,该技术即是通过荧光分子强度与干涉条纹的相位关系,来确定荧光分子的精确位置。为降低单分子发光时的闪烁和漂白对亮度和定位精度产生的不良影响,研发团队对显微镜光路进行了创造性的设计,分别为:基于电光调制器的干涉条纹快速切换激发光路,基于谐振振镜扫描的6组共轭成像光路,两种光路的同步实现了高达8kHz的分时成像,确保在相机的单次曝光时间里把每个单分子发光状态均匀分配给6个干涉条纹,有效避免了荧光分子发光能力波动对定位精度的干扰。
 
  研发团队利用该技术对不同荧光位点间距的DNAorigami阵列进行验证测试,证明干涉成像分辨率达到了3nm的分子水平,可以解析5nm的DNAorigami阵列。后续的细胞实验结果显示,该技术在免疫标记的微管、CCP(clathrincoatedpits,网格蛋白有被小窝)以及较致密的细胞骨架成像时展现出良好性能,该技术将为进一步解析精细亚细胞的组分和生物大分子的纳米结构提供有力工具。
 
  该工作受到中科院科研仪器设备研制项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金以及北京市科技计划等的资助。
 
日期: 2019-09-16
标签: 显微镜 显微镜分辨率 物理研究所 荧光显微 荧光显微镜
 
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