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超分辨率荧光显微镜获若贝尔化学奖,合情合理。

已有 9616 次阅读 2014-10-11 16:28 |系统分类:观点评述| 诺贝尔化学奖

将2014年的若贝尔化学奖授予超分辨率荧光显微技术,在科学网引起一些质疑。最近因为工作需要,了解了一下超分辨率荧光显微镜,跟大家分享一下。


传统光学显微镜在xy方向的分辨极限大概是250nm,z轴方向是>450-700nm。这个极限也被叫做点扩散函数PSF,是一个点的光通过显微镜被衍射后形成的,它是显微镜可分辨的最小物体。小于PSF的点被显微镜认为是与PSF相同的点。


当需要分辨距离小于传统显微镜分辨极限的两个或两个以上点光源(也就是两个或两个以上物点)的时候,必须突破光学分辨率的极限才可以精确定位这些物点或分辨它们。 而当显微镜的物镜视野下仅有单个荧光分子的时候,通过特定的算法拟合,此荧光分子位置的精度可以很容易超过光学分辨率的极限,达到纳米级。

PALM和STORM就是通过反复激活-猝灭荧光分子,使显微镜每次只“看到”相距远的几个荧光分子,从而对它们进行精确定位。通过上大量反复这样对不同位置的荧光分子定位后,“叠加”在一起,就可以得到一个荧光分子的分布图。结果好像是“看”到这些荧光分子。看起来,是超分辨率,其实没有。这些技术在物理上并没有突破显微镜分辨极限。主要是使用了光-化学手段,以时间换空间方式获取了超分辨。近场光学显微技术可以算一种物理层面上的突破。


STED的基本原理是通过光-化学的过程来减少激发光的光斑大小,从而直接减少点扩散函数的半高宽来提高分辨率.跟PALM和STORM比较,STED更接近于物理手段,但还不是真正意义上突破显微镜分辨极限。超分辨荧光显微主要是使用了荧光分子受激发光特性。






2014年诺贝尔奖
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2 罗德海 戴德昌

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