2006 年底,美国霍华德‐休斯研究所的华裔科学家庄晓薇实验组开发出来一种类似于 PALM 的方法,可以用来研究细胞内源蛋白的超分辨率定位。他们发现,不同的波长可以控制化学荧光分子 Cy5 在荧光激发态和暗态之间切换,例如红色 561nm 的激光可以激活 Cy5 发射荧光,同时长时间照射可以将 Cy5 分子转换成暗态不发光。之后,用绿色的 488nm 激光照射 Cy5 分子时,可以将其从暗态转换成荧光态,而此过程的长短依赖于D二个荧光分子 Cy3 与 Cy5 之间的距离。因此,当 Cy3 和 Cy5 交联成分子对时,具备了特定的激发光转换荧光分子发射波长的特性。将 Cy3 和 Cy5 分子对胶联到特异的蛋白质抗体上,就可以用抗体来标记细胞的内源蛋白。应用特定波长的激光来激活探针,然后应用另一个波长激光来观察、精确定位以及漂白荧光分子,此过程循环上百次后就可以得到*后的内源蛋白的高分辨率影像,被他们命名为随机光学重构显微技术 (stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)。2007 年,他们进一步改进 STORM 技术,发展了不同颜色的变色荧光分子对,可以同时记录两种甚至多种蛋白质的空间相对定位,从而阐明笼形蛋白 clathrin 形成的内吞小泡与细胞骨架蛋白之间的精确空间位置关系,两种颜色的分辨率都可以达到 20~30nm。原理如下图:
STORM 通过一对染料对通过随机发光空间定位,实现了 XY 20 nm 分 辨率。
SIM
改变光学的点扩散函数来突破光学J限的另一个方法是利用饱和结构照明显微技术(saturated structure illumination microscopy,SSIM)。早在 1963 年,Lukosz 和 Marchand 就提出了特定模式侧向入射的光线可以用来增强显微镜分辨率的理论。2005 年,加州大学旧金山分校的 Gustafsson 博士首先将非线性结构性光学照明部件引入到传统的显微镜上,得到了分辨率达到 50nm 的图像。SSIM 技术的原理是将多重相互衍射的光束照射到样本上,然后从收集到的发射光模式中提取高分辨率的信息。如图所示:
SIM 通过结构照明莫尔纹原理实现了任何荧光染料都可以达到 XY 100nm。
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