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超分辨顯微鏡熒光觀察方式介紹

返回列表 來源:本站 發布日期:2024-08-27 09:17:14【

超分辨顯微鏡熒光觀察方式是一種在生物學、材料科學等領域廣泛應用的成像技術,它突破了傳統光學顯微鏡的分辨率極限,實現了對更細微結構的觀察。以下是對超分辨顯微鏡熒光觀察方式的詳細介紹:

一、技術原理

超分辨顯微鏡熒光觀察方式主要依賴于以下幾種技術原理:

超分辨顯微鏡.jpg

受激發射減損(STED)顯微鏡:

原理:STED顯微鏡使用兩個重疊的激光光源。D一個光源按常規方式激發熒光團,產生熒光信號;D二個光源(STED激光器)發出環形的、與D一束光有所重疊的激光,用于抑制環形中間區域以外的熒光,從而使有效點擴散函數(PSF)的尺寸減小,達到超分辨效果。

特點:STED顯微鏡通過減少熒光發射區域來提高分辨率,適合觀察尺寸接近或小于傳統光學顯微鏡分辨率極限的結構。

隨機光學重建顯微鏡(STORM):

原理:STORM利用熒光染料的光學開關特性,通過激光脈沖激活一小部分熒光標簽,隨后用另一束光關閉這些標簽。這個過程不斷重復,生成一系列部分熒光圖,*后通過算法重建成整個視野的超分辨熒光圖。

特點:STORM可以實現單分子定位,獲得高分辨率的圖像,特別適用于細胞骨架等復雜結構的觀察。

二、觀察方法

樣品準備:

需要使用熒光染料或熒光蛋白對目標結構進行標記,以便在熒光顯微鏡下觀察。

樣品通常需要進行固定、脫水、干燥等處理,以確保在觀察過程中保持穩定。

熒光激發與檢測:

在STED顯微鏡中,使用兩個激光光源分別進行熒光激發和熒光抑制。

在STORM等基于單分子定位的超分辨顯微鏡中,則通過激光脈沖控制熒光標簽的開關狀態。

圖像重建:

對于基于單分子定位的超分辨顯微鏡(如STORM),需要收集一系列部分熒光圖,并通過算法進行圖像重建。

重建后的圖像通常具有更高的分辨率和更清晰的細節。

三、應用領域

超分辨顯微鏡熒光觀察方式在多個領域具有廣泛的應用前景:

生物學:用于觀察細胞內部細微結構、分子間相互作用、病毒形態等。

材料科學:用于分析納米材料的形貌、組成和性質。

醫學:在病理學、藥理學等領域具有潛在應用,如疾病標志物的檢測、藥物療效的評估等。

四、技術優勢

高分辨率:突破了傳統光學顯微鏡的分辨率極限,實現了對更細微結構的觀察。

高靈敏度:能夠檢測到微弱的熒光信號,提高了觀察的靈敏度和準確性。

多通道檢測:可以同時標記多種熒光染料,實現多通道成像,適用于復雜生物系統的研究。

綜上所述,超分辨顯微鏡熒光觀察方式是一種強大的成像技術,它利用先進的光學原理和算法技術,實現了對細微結構的超分辨觀察,為生物學、材料科學等領域的研究提供了有力的工具。

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