多种超分辨荧光成像技术比较和进展评述

2021-09-11刘文娟徐兆超

色谱 2021年10期

关键词：结构

陈婕, 刘文娟, 徐兆超

(1.中国科学院分离分析化学重点实验室, 中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁大连 116023; 2.中国科学院大学, 北京 100049)

所见即所得是生命科学研究的中心哲学,贯穿在不断认识单个分子、分子复合体、分子动态行为和整个分子网络的历程中。活的动态分子才是有功能的,这决定了荧光显微成像在生命科学研究中成为不可替代的工具。但是当荧光成像聚焦到分子水平的时候,所见并不能给出想要得到的。这个障碍是由于受光学衍射极限的限制,荧光显微镜无法在衍射受限的空间内分辨出目标物。为了克服衍射极限的限制,以Stefan Hell、William E.Moerner、Eric Betzig、Xiaowei Zhuang、Mats G.L.Gustafsson为代表的科学家从20世纪90年代开始寻求方法,最终在2008年前后使得超分辨成像技术趋于成熟[1]。Hell[2]发明了受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion, STED), Moerner[3]开创了单分子定位技术(single-molecule localization microscopy, SMLM), Betzig等[4]提出了单分子定位成像的原理,并发明了光激活定位显微成像技术(photoactivated localization microscopy, PALM), Zhuang等[5]发明了基于荧光小分子的随机光学重构超分辨成像技术(stochastically optical reconstruction microscopy, STORM), Gustafsson[6]发明了结构光照明显微镜技术(structured illumination microscopy, SIM)。这3种技术为主要代表的超分辨荧光成像技术已在生命科学和材料科学中展示出巨大的威力和应用前景。本文通过对这3种技术的原理比较和在生物研究中的应用进展介绍,期望帮助研究者明确不同超分辨成像技术的技术优势和适用的应用方向,以方便研究者在未来研究中做合理的选择。