解读2014Nobel化学奖:超分辨率荧光显微技术

【摘要】2014年诺贝尔化学奖授予Eric Betzig,Stefan W. Hell和William E. Moerner3位科学家,以表彰他们在超分辨率荧光显微成像技术方面的重大贡献。本文从显微镜分辨率的起因入手,对超分辨荧光显微技术进行了深入阐述。此外,对光学显微技术的发展前景进行展望。2014年诺贝尔化学奖授予发展超分辨率荧光显微成像技术的3位科学家,他们分别是美国霍华德·休斯医学研究所教授Eric Betzig、德国马克斯普朗克生物物理化学研究所教授Stefan W. Hell和美国斯坦福大学教授William E. Moerner。1 荧光显微镜的发明历程光学显微镜自发明伊始,即与生命科学结下了不解之缘。16世纪末期,荷兰眼镜商Zaccharias Janssen和他的儿子把两个凸透镜放到一个镜筒中,结果发现镜筒能放大物体,这就是显微镜的前身。随后,荷兰人Anthony Von Leeuwenhoek通过精密研磨的玻......阅读全文

超分辨荧光显微成像技术的基本原理

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米

超分辨荧光显微成像技术的基本原理

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米

超分辨荧光显微成像技术的基本原理

这个问题的答案比较简单:因为组成视网膜的每一个感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、相机芯片上的每一个感光元件(CCD、CMOS等)都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制,视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍,即 10 微米

超分辨率显微镜,带你领略生物学更多奥秘

  对于传统的光学显微镜,光的衍射让成像分辨率限制在大约250 nm。如今,超分辨率技术可以将此提高10倍以上。这种技术主要通过三种方法实现:单分子定位显微镜,包括光敏定位显微镜(PALM)和随机光学重建显微镜(STORM);结构照明显微镜(SIM);以及受激发射损耗显微镜(STED)。  如何选择

好消息:廉价显微镜也能获得超分辨率图像

德国哥廷根大学医学中心纳米专家Ali Shaib和Silvio Rizzoli团队开发了一种用于普通光学显微镜的方法——ONE显微镜的技术,这项技术记录了单个蛋白质图像和从未见过的细胞结构图像,其细节程度甚至超过了价值数百万美元的“超分辨率”显微镜。相关研究结果发表于预印本网站bioRxiv。“显微

植物荧光成像仪——荧光成像简介

  荧光是自然界常见的一种发光现象。荧光是光子与分子的相互作用产生的,这种相互过程可以通过雅布隆斯基(Jablonslc)分子能级图描述:大多数分子在常态下,是处于基态的最低振动能级So,当受到能量(光能、电能、化学能等等)激发后,原子核周围的电子从基态能级So跃迁到能量较高的激发态(第一或第二激发

植物荧光成像仪——荧光成像原理

  荧光是自然界常见的一种发光现象。荧光是光子与分子的相互作用产生的,这种相互过程可以通过雅布隆斯基(Jablonslc)分子能级图描述:大多数分子在常态下,是处于基态的最低振动能级So,当受到能量(光能、电能、化学能等等)激发后,原子核周围的电子从基态能级So跃迁到能量较高的激发态(第一或第二激发

哈工大突破高通量超分辨显微成像难题

  近日,哈尔滨工业大学仪器学院青年教授李浩宇团队在生物医学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。针对目前超分辨显微镜所面临的成像通量限制,团队提出基于计算光学成像的新一代高通量三维动态超分辨率成像方法,通过计算成像技术增强荧光涨落探测灵敏度,使探测灵敏度提升两个数量级以上,突破了现有显微成像技术在

三维多色超分辨成像应用的开发与实现

  近日,南方科技大学生物医学工程系教授吴长锋课题组成功开发了一系列高亮度聚合物点荧光探针,通过荧光探针功能化和扩展成像技术,在普通荧光显微镜上可以观察到精细的亚细胞结构,分辨率高达30 nm。相关成果发表在材料领域知名期刊Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.2

三维多色超分辨成像应用的开发与实现

  近日,南方科技大学生物医学工程系教授吴长锋课题组成功开发了一系列高亮度聚合物点荧光探针,通过荧光探针功能化和扩展成像技术,在普通荧光显微镜上可以观察到精细的亚细胞结构,分辨率高达30 nm。相关成果发表在材料领域知名期刊Advanced Materials。  超分辨光学成像因其能够提供低于衍射

超分辨显微技术浅析

光学显微成像的衍射极限 生物医学成像技术是基础生物学研究和临床医学最重要的工具之一。回顾历史,已有多位科学家凭借在成像技术方面的突破获得诺贝尔奖。其中,Roentgen 因发现 X 射线获得 1901 年诺贝尔物理学奖; Zernike 因发明相衬显微镜获得 1953 年诺贝尔

超分辨显微技术浅析

光学显微成像的衍射极限生物医学成像技术是基础生物学研究和临床医学最重要的工具之一。回顾历史,已有多位科学家凭借在成像技术方面的突破获得诺贝尔奖。其中,Roentgen 因发现 X 射线获得 1901 年诺贝尔物理学奖; Zernike 因发明相衬显微镜获得 1953 年诺贝尔物理学奖; Ruska

解读2014Nobel化学奖:超分辨率荧光显微技术

【摘要】2014年诺贝尔化学奖授予Eric Betzig,Stefan W. Hell和William E. Moerner3位科学家,以表彰他们在超分辨率荧光显微成像技术方面的重大贡献。本文从显微镜分辨率的起因入手,对超分辨荧光显微技术进行了深入阐述。此外,对光学显微技术的发展前景进行展望。201

哈工大团队在光学超分辨显微成像技术领域取得重要突破

  16日,记者从哈尔滨工业大学获悉,该校仪器学院现代显微仪器研究所在光学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。研究团队在低光毒性条件下,把结构光显微镜的分辨率从110纳米提高到60纳米,实现了长时程、超快速、活细胞超分辨成像。为精准医疗和新药研发提供了新一代生物医学超分辨影像仪器,使未来大幅度加速

光学超分辨显微成像重大突破!分辨率提高到100纳米以下

  近日,哈尔滨工业大学仪器学院现代显微仪器研究所在光学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。研究团队在低光毒性条件下,把结构光显微镜的分辨率从110纳米提高到60纳米,实现了长时程、超快速、活细胞超分辨成像。11月16日,研究成果以《稀疏解卷积增强活细胞超分辨荧光显微镜的分辨率》(Sparse d

20202021光学显微新品概览-超分辨活体成像和AI成热点

分析测试百科网讯,从16世纪末开始,科学家们就一直使用光学显微镜探索复杂的微观生物世界。随后显微镜广泛应用于科学研究、工业、医疗卫生等领域,在光学显微镜后又出现电镜及原子力显微镜等技术,后者虽然实现了纳米级的分辨率,但这些技术对样品破坏性较大,并不适合生物样品,特别是活体样品的观测。迄今为止,光学显

新型可发光纳米探针-能实现对深层组织显微成像

  记者7月12日从上海理工大学获悉,该校科学家与暨南大学、新加坡国立大学的同行们合作,开发出一种可发光的镧系元素纳米探针,该探针可用于亚细胞结构的低功率受激发射损耗(STED)显微镜和深层组织超分辨率成像。相关成果发表在《自然·纳米技术》上。  光学显微技术在生物领域中是一个重要工具,借助这一技术

新一代Nanoimager可轻松实现超分辨荧光成像

近年来,随着活细胞体系单分子荧光成像技术的发展,膜蛋白单分子研究,特别是受体动力学的研究,已成为目前单分子研究领域中最活跃的研究方向之一。近几年发展起来的超分辨成像技术因其能够突破光学衍射极限,而比传统光学显微镜具有更高的分辨率和更高的定位精度。英国Oxford Nanoimaging公司最新推

布鲁克收购纳米分析仪器厂商JPK-以丰富生物学测量业务

  分析测试百科网讯 马萨诸塞州──2018年7月12日,布鲁克公司宣布收购位于德国柏林的JPK Instruments AG(JPK)。 2017年,JPK Instruments的收入约为1000万欧元。JPK提供用于生物分子和细胞成像的显微镜检测器,以及对单个分子,细胞和组织间作用力力测量。J

计算显微成像算法-使活细胞光显微分辨率达60纳米

  近日,哈尔滨工业大学(以下简称哈工大)仪器学院现代显微仪器研究所在光学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。研究团队在低光毒性条件下,把结构光显微镜的分辨率从110纳米提高到60纳米,实现了长时程、超快速、活细胞超分辨成像。11月16日,研究成果在线发表于国际权威杂志《自然·生物技术》。  显微

超高分辨显微镜的性能及工作原理

  显微镜技术经过长期发展,加之近年来物理学界接二连三出现的重大科研进展,终于,在2008年,显微镜发展史上的新成果——超高分辨率荧光显微镜为科学家所研制出。人们预言,它定会成为生物学家的好帮手。   超.jpg   超分辨光学显微镜采用了新一代超高分辨技术,即固态半球超级透镜成像技术,突破

荧光成像分辨率和深度如何改变?这篇文献或能让你惊喜

  近年来兴起的近红外二区(900-1700 nm)荧光成像由于能显著降低生物组织的散射和自发荧光干扰,从而能提高成像分辨率和成像深度而备受关注。然而目前广泛报道的基于供体-受体-供体(D-A-D)以及菁类(D-π-A)的有机小分子染料,由于其较大的共轭结构,导致其疏水性较强,药代动力学差,难以功能

华人女科学家庄小威最新Nature方法学文章

  作为第一位获美国麦克阿瑟基金会“天才奖”,也是最年轻美国科学院华人院士的女科学家,庄小威教授获得了许多重要成果,尤其是在生物物理显微成像领域,近期庄小威教授与另外两位研究人员发表文章,介绍了其研究组超分辨率细胞成像最新进展:超亮光敏荧光基团,这一研究成果公布在《Nature Methods》

2015值得期待:超越诺奖的新技术

  在刚刚过去的2014年里,美国科学家Eric Betzig、William Moerner 和德国科学家Stefan Hell,因为对超高分辨率显微镜所做出的贡献,获得了诺贝尔化学奖。这一技术的意义在于突破了几个世纪以来光学显微镜的“衍射极限”。这些科学家们从不同途径“突破”了这一极限

超灵敏海森结构光超高分辨率显微镜

 膜生物学国家重点实验联合华中科技大学发明了一种超灵敏结构光超高分辨率显微镜-----海森结构光显微镜 (Hessian SIM),实现了活细胞超快长时程超高分辨率成像,能辨清囊泡融合孔道和线粒体内嵴动态。在每秒钟得到188张超高分辨率图像时,海森结构光显微镜的空间分辨率可以达到85纳米,能够分辨单

海森结构光显微镜研制成功-可实现活细胞超高分辨成像

  膜生物学国家重点实验联合华中科技大学发明了一种超灵敏结构光超高分辨率显微镜-----海森结构光显微镜 (Hessian SIM),实现了活细胞超快长时程超高分辨率成像,能辨清囊泡融合孔道和线粒体内嵴动态。在每秒钟得到188张超高分辨率图像时,海森结构光显微镜的空间分辨率可以达到85纳米,能够分辨

量子增强的超分辨显微成像机制新进展

  中国科学院上海高等研究院王中阳课题组提出新型的基于荧光量子相干的超分辨显微成像方法,研究成果以Breaking the diffraction limit using fluorescence quantum coherence为题,近日发表在 《光学快报》(Optics Express)上。 

荧光显微镜成像质量的决定因素

荧光光学系统的成像质量主要取决于像的衬度和像的亮度,像的衬度是由样品中激发出的荧光与背景上观察到的光之比决定的。背景光包括透过截止激发光的滤色片的杂散激发光,样品组织成分的自发荧光和光学系统的自发荧光和杂散光,在荧光显微术中尽全力要解决的是既获得最佳的像衬度,同时又维持像有足够亮度,这两者往往是矛盾

光芯片让一般显微镜具有纳米级分辨率

  新技术可以把普通的显微镜变成超分辨率纳米显微镜。  一个来自德国和挪威的物理学家团队研发出一种可使传统显微镜拥有纳米级分辨率的光芯片。研究人员声称:光芯片不仅为更多的人开启了使用纳米显微镜的大门,而且批量生产的光芯片将比当前依赖于复杂显微镜的纳米显微技术提供更大的视野范围。  纳米显微镜又称为超

架起沟通桥梁-2019北京激光共聚焦显微年会

  分析测试百科网讯 2019年3月19日,北京市2019激光共聚焦超高分辨率显微学学术研讨会在北京天文馆隆重举行。本次研讨会由北京市电镜学会主办,北京理化分析测试技术学会承办,会议有200余人参与。分析测试百科网作为支持媒体为您带来全程报道。研讨会签到处研讨会现场北京理化分析测试技术学会电镜专业委