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超分辨显微镜荧光观察方式介绍

返回列表 来源:本站 发布日期:2024-08-27 09:17:14【

超分辨显微镜荧光观察方式是一种在生物学、材料科学等领域广泛应用的成像技术,它突破了传统光学显微镜的分辨率极限,实现了对更细微结构的观察。以下是对超分辨显微镜荧光观察方式的详细介绍:

一、技术原理

超分辨显微镜荧光观察方式主要依赖于以下几种技术原理:

超分辨显微镜.jpg

受激发射减损(STED)显微镜:

原理:STED显微镜使用两个重叠的激光光源。D一个光源按常规方式激发荧光团,产生荧光信号;D二个光源(STED激光器)发出环形的、与D一束光有所重叠的激光,用于抑制环形中间区域以外的荧光,从而使有效点扩散函数(PSF)的尺寸减小,达到超分辨效果。

特点:STED显微镜通过减少荧光发射区域来提高分辨率,适合观察尺寸接近或小于传统光学显微镜分辨率极限的结构。

随机光学重建显微镜(STORM):

原理:STORM利用荧光染料的光学开关特性,通过激光脉冲激活一小部分荧光标签,随后用另一束光关闭这些标签。这个过程不断重复,生成一系列部分荧光图,*后通过算法重建成整个视野的超分辨荧光图。

特点:STORM可以实现单分子定位,获得高分辨率的图像,特别适用于细胞骨架等复杂结构的观察。

二、观察方法

样品准备:

需要使用荧光染料或荧光蛋白对目标结构进行标记,以便在荧光显微镜下观察。

样品通常需要进行固定、脱水、干燥等处理,以确保在观察过程中保持稳定。

荧光激发与检测:

在STED显微镜中,使用两个激光光源分别进行荧光激发和荧光抑制。

在STORM等基于单分子定位的超分辨显微镜中,则通过激光脉冲控制荧光标签的开关状态。

图像重建:

对于基于单分子定位的超分辨显微镜(如STORM),需要收集一系列部分荧光图,并通过算法进行图像重建。

重建后的图像通常具有更高的分辨率和更清晰的细节。

三、应用领域

超分辨显微镜荧光观察方式在多个领域具有广泛的应用前景:

生物学:用于观察细胞内部细微结构、分子间相互作用、病毒形态等。

材料科学:用于分析纳米材料的形貌、组成和性质。

医学:在病理学、药理学等领域具有潜在应用,如疾病标志物的检测、药物疗效的评估等。

四、技术优势

高分辨率:突破了传统光学显微镜的分辨率极限,实现了对更细微结构的观察。

高灵敏度:能够检测到微弱的荧光信号,提高了观察的灵敏度和准确性。

多通道检测:可以同时标记多种荧光染料,实现多通道成像,适用于复杂生物系统的研究。

综上所述,超分辨显微镜荧光观察方式是一种强大的成像技术,它利用先进的光学原理和算法技术,实现了对细微结构的超分辨观察,为生物学、材料科学等领域的研究提供了有力的工具。