現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中為了更好地理解人體生命的作用過程和疾病的產(chǎn)生機(jī)理，需要觀察細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器、病毒、寄生蟲等在三維細(xì)胞空間的精確定位和分布．另一方面，后基因組時(shí)代蛋白質(zhì)科學(xué)的研究也要求闡明：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、定位與功能的關(guān)系以及蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)之間發(fā)生相互作用的時(shí)空順序；生物大分子，主要是結(jié)構(gòu)蛋白與 RNA 及其復(fù)合物，如何組成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系；重要的活性因子如何調(diào)節(jié)細(xì)胞的主要生命活動(dòng)，如細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡與細(xì)胞信號(hào)傳遞等．反映這些體系性質(zhì)的特征尺度都在納米量級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)的光學(xué)顯微鏡(激光掃描共聚焦顯微鏡等)的分辨極限(xy 向分辨率：200 nm，z 向分辨率：500 nm)[1].應(yīng)用傳統(tǒng)的電子顯微鏡(EM)可以達(dá)到納米量級(jí)的分辨率，能夠觀察到細(xì)胞內(nèi)部囊泡、線粒體等細(xì)胞器的定位，但是由于缺乏特異性的探針標(biāo)記，不適合定位單個(gè)蛋白質(zhì)分子，也不適合觀察活細(xì)胞和細(xì)胞膜的動(dòng)態(tài)變化過程．因此，生物學(xué)家迫切希望有一種實(shí)驗(yàn)顯微方法，它既具有亞微米甚至納米尺度的光學(xué)分辨本領(lǐng)，又可以連續(xù)監(jiān)測(cè)生物大分子和細(xì)胞器微小結(jié)構(gòu)的演化，而并不影響生物體系的生物活性。

近年來，隨著新型熒光分子探針的出現(xiàn)和成像方法的改進(jìn)，光學(xué)成像的分辨率得到極大的改進(jìn)，達(dá)到可以與電子顯微鏡相媲美的精度，并可以在活細(xì)胞上看到納米尺度的蛋白質(zhì)[2～5]． 這些技術(shù)上的進(jìn)步勢(shì)必極大地推動(dòng)生命科學(xué)的發(fā)展，為了增強(qiáng)生物學(xué)家對(duì)于超分辨率熒光顯微成像(super-resolutionfluorescent microscopy)機(jī)理的理解，以下我們將介紹傳統(tǒng)的熒光顯微成像的極限，突破此極限超分辨率成像的原理以及目前國際上的最新進(jìn)展。

1.熒光顯微成像的極限

根據(jù)瑞利 /阿貝準(zhǔn)則，光學(xué)顯微鏡的分辨率定義為用顯微鏡可以分辨出來的兩個(gè)同等亮度的點(diǎn)光源之間的最小距離，而此分辨率的極限是由光的衍射特性所決定的．無論是寬場(chǎng)顯微鏡還是共聚焦顯微鏡，單個(gè)點(diǎn)光源經(jīng)過透鏡組和物鏡匯聚后都會(huì)在焦平面上產(chǎn)生一個(gè)模糊的光斑(airy disc)，光斑的

......

 點(diǎn)此下載全文內(nèi)容：幾種超分辨率熒光顯微技術(shù)的原理和近期進(jìn)展.PDF (1429 K)