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  • 中科院生物物理所在超分辨显微镜研制领域取得进展

    作者:佚名 来源:生物物理研究所 时间:2021-04-02 23:41 阅读:442 [投稿]
    提出一种轴向单分子定位成像新技术,并研制出新型干涉定位显微镜(ROSE-Z),把单分子定位成像的轴向分辨率提升到纳米尺度。

    基于单分子定位的超分辨显微成像技术自2006年提出以来发展迅速,该技术巧妙利用特殊荧光分子的光开关特性,结合单分子成像和质心拟合算法,绕过衍射现象的限制,把荧光显微镜的分辨率提高了一个数量级,解析了众多未知的细胞纳米结构,提升了对细胞结构的认知。但长期以来,受定位原理的限制,其轴向分辨率比侧向低2-3倍(一般为50 nm左右),影响了其三维解析能力和应用。

    中国科学院院士、生物物理所研究员徐涛课题组与研究员纪伟课题组在Nature Methods上,发表了题为Molecular-scale axial localization by repetitive optical selective exposure的研究论文,提出一种轴向单分子定位成像新技术,并研制出新型干涉定位显微镜(ROSE-Z),把单分子定位成像的轴向分辨率提升到纳米尺度。

    课题组在2019年突破单分子定位显微镜侧向分辨率后的延伸研究(Nature Methods),继上个工作把侧向分辨极限推进到3 nm后,该工作通过引入非对称干涉光路,进一步在新的维度上突破了轴向分辨率的极限,比传统的柱面镜成像方法提高6倍以上定位精度。利用ROSE-Z显微镜,团队对细胞样品进行了纳米精度三维双色成像,并验证了细胞厚样品成像能力,证明该方法具备优异的轴向分辨率及操作便捷性,可促进细胞纳米结构的研究。


    上图:ROSE-Z定位原理,左下:ROSE-Z与柱面镜成像PSF比较,右下:ROSE-Z与柱面镜成像定位精度比较


    ROSE-Z对微管中空结构解析

    徐涛和纪伟为论文共同通讯作者,高级工程师谷陆生、工程师李媛媛、博士生张淑文为论文共同第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会、中科院战略性先导科技专项(B类)"生物大分子复合体结构与功能的跨尺度研究"以及北京市科学技术委员会等的资助。

    论文链接:https://dx.doi.org/10.1038/s41592-021-01099-2

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