Editorial Feature

什么是超分辨率显微镜?

由于光衍射,分辨率限制在分析微观图像方面一直是一个主要问题。分辨率的良好近似是点扩散功能的半最大值的全宽,以及具有高数值孔径的精确宽场显微镜。

超分辨率显微镜是一种光学显微镜,其捕获与较高分辨率的图像比衍射极限更高。它广泛分为两类真正的超分辨率技术,该技术捕获渐变波内的信息,以及采用实验技术来重建超分辨率图像的功能超分辨率技术。

真正的亚波长成像技术是利用近场扫描光学显微镜,翼型超级翻译,4PI显微镜和结构化照明显微镜技术的那些。另一方面,功能超分辨率显微镜分为两个主要群体;确定性超分辨率,包括刺激的发射耗尽显微镜,地态耗竭显微镜和饱和结构照明显微镜;和随机超分辨率,包括光活化的定位显微镜,荧光光活化定位显微镜等。

超分辨率显微镜的发展

在1978年开发了使用4PI显微镜破坏光衍射施加的分辨率限制屏障的第一个理论思想。4PI显微镜用作共聚焦激光扫描荧光显微镜,其中光聚焦于来自所有的共同点边通过点对点激励的组合扫描对象,并点对点检测。近年来,科学家们已经设法克服了这一限制并建立了超级分辨率的装置,包括例如刺激的发射耗尽显微镜共聚焦显微镜。

超分辨率显微镜的应用

刺激排放耗尽技术的发展,首先限于明亮稳定的荧光染料,如atto®647n和Atto.®594,最近能够在活标本中实现荧光蛋白的可视化。随着技术的这些进步,在现场标本中也可以实现一项限制固定组织的分辨率的增益。此外,STED是最直接的方法可视化动态蛋白质的重组,因为它可以穿透组织并允许快速图像采集。

此外,超分辨率显微镜允许研究人员获得微生物的详细特写图像,包括疟疾病毒和HIV,其太小可以使用现有的显微镜正确观察。该显微镜提供的高清图像将显着改善科学家’了解微生物的影响如何影响免疫系统,以及免疫细胞如何鉴定和杀死癌细胞。它还使科学家能够研究感染培养或组织中流感病毒基因的复制,并引入用于控制流感的新的抗病毒化疗。

超分辨率显微镜的优点

超分辨率显微镜的主要优点包括以下内容:

  • 它可以在纳米尺度研究亚细胞结构和动态
  • 它将内在光学切片能力与快速数据采集相结合,双色超分辨率
  • 它可以捕获运动中的分子
  • 它可以轻松开展活细胞成像和分层化研究
  • 它可以解决小于50nm的细节
  • 它适用于标准荧光团,如俄勒冈州绿色488和Alexa 488
  • 随着采用抑制的运动技术,它可以最大限度地减少分子精确定位的漂移
  • 它是用户友好的,适用于WideField显微镜应用程序

结论

一些最佳光学装置仅透露了大约200nm的结构,并且尚未直接观察到下限的结构。遗憾的是,涉及生理学上重要的过程的大多数细胞细胞器通常低于200nm的限制阈值。虽然常规的荧光显微镜具有若干优点,但由于光衍射设定的分辨率限制,该技术受超微结构研究的限制。

超分辨率显微镜是传统电子显微镜和光学显微镜的互补技术。这是一个迅速推进的领域,新型的超分辨率显微镜是连续的。迄今为止,已经采用了许多新型超分辨率技术,如刺激的发射耗尽显微镜,随机光学重建显微镜和结构化照明显微镜,以克服过去几年的衍射极限。这些技术已经实现了更改善的横向分辨率,比衍射极限施加的低于幅度的横向分辨率。但是,每个方法都有自己的局限集。

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