狄伶

上海交通大学 分析测试中心，上海 200240

引言

显微成像技术是一种借助物理方法观察微小物体的技术手段，它的发展与物理学领域对光的认识密不可分。1837年，德国科学家Abbe[1]揭示了远场光学显微镜在光的衍射效应和有限孔径分辨率的制约下能够获得的最小分辨率不超过200 nm，这一衍射极限使传统的光学显微镜无法对微小物体进行更精微的观察。在近代生命科学领域，尤其是神经生物学和遗传发育等学科，备受关注的生理活动更多发生在几个到几百纳米水平，很多亚细胞器、细胞结构、生物大分子以及细胞膜内部的生理活动很难被传统的光学显微镜捕捉到。尽管改变光源可以大幅提升分辨率，但由此发展出的电子显微成像技术只适于观察已被固定的物体，无法实时观察活的生命现象。为了在生命领域得到更真实的观察，借助计算机技术联用光电技术的飞速发展，激光扫描共聚焦显微镜以及各种超分辨显微成像技术逐渐被开发，这些技术不仅在分辨率上实现了对衍射极限的突破，更在多维度上实现了对生命现象的实时动态捕捉，成为分子细胞生物学领域，尤其是神经生物学、遗传学、生态学和生理学等学科的重要观察手段[2-4]。

本文主要介绍显微成像技术中的荧光成像、共聚焦显微成像和超分辨显微成像技术；在超分辨显微成像技术部分，主要介绍受激发射损耗（Stimulated Emission Depletion，STED）技术。

1 光学显微成像

1.1 常用显微技术

显微镜根据成像方式可以分为光学显微镜、共聚焦显微镜和体视显微镜[5]，其中体视显微镜因为在观察过程中可使用器械微操作又被称作解剖镜，在实验室中常被用于样品的前处理，例如植物组织（花蕊、花药）的剖出等。……