光學顯微鏡的分辨率受到衍射效應的限製。自1873年以來,200納米的“阿貝極限”一直被認為(wei) 是光學顯微鏡理論上的分辨率極限。近年,人們(men) 在超越衍射極 限的成像方法研究中取得了令人矚目的進展,其中,基於(yu) 單分子定位的超分辨光學成像技術(即:單分子定位顯微成像技術),獲得了高達30~50 nm的空間分辨率,為(wei) 科學研究的諸多領域,尤其是活細胞內(nei) 動態過程的研究,提供了前所未有的工具。
單分子定位顯微成像技術是一種依賴於(yu) 單分子熒光成像和定位來實現超分辨成像的寬場熒光成像技術。從(cong) 原理可知,熒光分子定位是該技術不可缺少的一步,其熒光 分子定位的精度和被定位的熒光分子數決(jue) 定了超分辨成像的空間分辨率。目前的熒光分子定位方法在速度和精度方麵得到不斷發展,但是這些方法僅(jin) 考慮熒光分子充 分分離的情形(即稀疏定位),即它們(men) 的艾利斑不相互重疊。而在實際的單分子成像中,一個(ge) 艾利斑內(nei) 存在兩(liang) 個(ge) 甚至更多個(ge) 待定位分子的情形不可避免。因此,發展 高密度熒光分子定位方法,在不損失所需定位熒光分子總數情況下,減少熒光分子成像次數,有利於(yu) 擴展單分子定位顯微成像技術的應用領域。
武漢光電國家實驗室(籌)Britton Chance生物醫學光子學研究中心“現代顯微光學成像”研究團隊黃振立教授、全廷偉(wei) 博士生等,與(yu) 我校數學係劉小茂副教授、生命科學與(yu) 技術學院丁久平教授 等合作,根據單分子定位顯微成像技術的原理,建立了一種高密度熒光分子定位方法SSM_BIC。數值分析和實際實驗結果表明,相比於(yu) 稀疏定位方法,在常規 信號水平下,SSM_BIC方法可將定位密度提高一個(ge) 數量級;在弱信號水平下,SSM_BIC方法也能將定位密度提高3至6倍(圖1);該項工作得到國家 自然科學基金和武漢光電國家實驗室創新基金等的支持,結果發表在2011年8月29日Optics Express, Vol. 19, Iss. 18, P. 16963-16974。

圖:SSM_BIC方法的定位能力
(a)TIRF圖像;(b)由稀疏定位方法得到超分辨圖像;(c)由SSM_BIC方法分析得到的超分辨圖像;(d)-(e)單分子的信息統計。(標尺: 2 μm )。
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