超分辨率成像达到纳米极限

由于德国研究人员开发的一种新的超分辨率荧光显微镜技术，活细胞中仅分离1nm的单个分子现在首次可以常规成像。这种方法可以为细胞生物学带来基本的见解，并帮助科学家以前所未有的细节了解蛋白质是如何折叠和相互作用的。

Minflux(最小发射通量)产生的图像比传统光学显微镜清晰100倍，并且比现有的两种超分辨率荧光显微镜技术(Sted和Storm/Palm)提高了20倍。它们通常只能达到20到30纳米的分辨率，这是绕过光的衍射极限，将显微镜带入纳米领域的非凡壮举，为此，它们各自的创造者分享了2014年诺贝尔化学奖．

该奖项的共同获得者之一是Stefan地狱Minflux的研发者是他在马克斯·普朗克研究所(Göttingen)的实验室。“这是地狱实验室的另一份优秀出版物，”他说史蒂文•李在英国剑桥大学。“这项工作令人兴奋的是，两种现有技术以一种非常创新的方式结合在一起。”

Sted和Palm/Storm都是通过向样品中引入荧光分子，然后依次打开和关闭邻近的荧光团来工作的。它们的不同之处在于，斯特德使用一束环形光束和另一束指向环形中心的激光来创建超分辨率图像。“甜甜圈”区域的荧光团被停用，而另一束激光激活甜甜圈中心的荧光标记，在激光扫描样品时拍摄多个快照，以形成图像。相反，Palm/Storm使用激光在样品中随机激发荧光分子。随着时间的推移，这些荧光团最终会失活，然后可以通过激活未淬灭的不同分子来拍摄另一个快照。将许多这样的图像放在一起并叠加在一起可以构建出精确的图像，但缺点是它需要发射许多光子来精确定位每个荧光标记。

Minflux将这两种方法结合起来，像Palm/Storm一样随机开关单个分子，而分子的确切位置则是使用与Sted类似的甜甜圈形激光束确定的。然而，与Sted相比，甜甜圈光束激发而不是熄灭荧光。通过扫描穿过样品的甜甜圈光束，可以记录标记物荧光强度的变化，以确定其位置。“如果分子在环上，它就会发光;如果它正好在黑暗的中心，它就不会发光，但你已经找到了它的确切位置，”赫尔解释道。

结果是，定位是超分辨率成像的一个关键要求，可以用比其他方法更少的发射光子和更快的速度来实现。这最终使Minflux能够常规地达到纳米分辨率。在演示该技术时，该团队能够以6纳米的间隔分辨附着在DNA折纸上的单个荧光分子阵列，并拍摄到生物中负责蛋白质合成的两个不同30S核糖体的运动模式大肠杆菌细菌。“对于超分辨率成像来说，这是一个令人兴奋的时刻，我们希望看到这些技术工具将如何被生物学界转移和采用，以解决生物医学中最重要的问题，”Lee补充道。