德國科學家實現無需熒光分子開關的超分辨率成像

    科技創新先鋒：德國馬克斯·普朗克多學科科學研究所和海德堡醫學研究所的科學家團隊，在StefanHell的領導下，成功實現了無需熒光分子開關的超分辨率成像技術，這標志著顯微鏡技術的又一重大突破。

    技術背景：傳統的超分辨率顯微鏡，如STED和PALM/STORM，依賴于將熒光分子在發光（ON）和不發光（OFF）狀態之間切換，以實現高分辨率成像。自20世紀90年代初，StefanHell就提出了通過暫時將分子信號關閉和打開的方法來分離緊密鄰近的分子，這種方法成為超分辨率熒光顯微鏡領域的基礎，并使他在2014年與EricBetzig和WilliamE.Moerner共同獲得諾貝爾化學獎。

    新突破的技術原理：Hell團隊通過在照明光束中引入一條零強度線（node），掃描樣本并測量信號，當熒光分子的位置與光束的零強度節點匹配時，信號為零。對于單個熒光分子，只有當零強度節點與分子位置完全重合時，信號才會為零。而當樣本中存在兩個或更多相鄰分子時，至少有一個分子不會與零強度點重合，從而產生非零信號。分子的位置信息就編碼在信號的偏離零的程度中。

    實驗成果：該團隊在實驗中成功地將兩個持續發光的熒光分子在8納米的距離上清晰分離，并解析了在大約20納米距離上的3或4個分子組成的群體。這種“以最小強度掃描”的方法，能夠非常精確地確定分子的位置。

    技術意義與應用前景：這項新技術的意義在于，它不僅適用于熒光分子，而且適用于任何能產生良好對比信號的分子，并且不僅限于光學波，如光波，原則上適用于任何類型的波。這使得該技術在成像領域具有廣泛的應用潛力，特別是在連續觀察緊密排列的分子方面，無需中斷以關閉分子信號。此外，這種技術還可以用于‘拍攝’個別蛋白質等分子機器的微小運動，這對于理解生命納米機器的工作機制以及未來藥物設計具有重要意義。

    研究發表：該研究結果已在《自然物理學》雜志上發表，預示著顯微鏡技術在探索微觀世界方面邁出了重要的一步，有望為生命科學和材料科學等領域的研究帶來新的突破和發展。