前沿显微成像技术专题——超分辨显微成像（2）
上一期我们为大家介绍了几种主要的单分子定位超分辨显微成像技术，还留下了一些问题，比如它的分辨率是由什么决定的？获得的大量图像数据如何进行重构？本期我们就来为大家解答这些问题。单分子定位超分辨显微成像的分辨率单分子定位超分辨显微成像的分辨率主要由两个因素决定：定位精度和分子密度。定位精度是目标分子在横向尺寸上的位置，分子密度是样品中目标分子的密度。两者在决定分辨率时同样重要。定位精度在单分子定位超分辨显微成像中，单像素通常被放大到100 nm左右，即光学衍射极限（200nm~250nm）的一半, 以满足奈奎斯特双倍采样定律。超分辨成像的终极目标，是要对单分子实现达到10nm的亚像素定位，即在单个像素上能够检测到多个发光点。图1 通过高斯拟合的亚像素定位亚像素定位一般是通过高斯拟合实现的。以光学衍射极限250nm为例，这个荧光点能覆盖3x3的100nm像素阵列，如图1。高斯拟合首先通过分析相邻像素的强度，将最亮的像素定为中心像素，也......阅读全文
用普通共聚焦显微镜实现超分辨率单分子荧光成像
传统的细胞及其内部分子显微观察通常使用荧光染料，然后再用不同分辨率的显微术照亮单个分子和与其互动的其他物质。如下图所示，普通共聚焦显微镜和超分辨率显微镜的精准度差异一目了然。（普通共聚焦显微镜观察图，比例尺10μm。图片来自发表文章DOI: 10.1038/s41467-017-00688-0）（随
新一代单分子定位超分辨成像探针pcStar实现超早期标记
基于单分子定位的超分辨显微成像技术PALM打破了光学衍射极限，于2014年获得了诺贝尔化学奖。相对于目前广泛使用的其它超分辨成像技术而言，该技术具有最高的空间分辨率(～20 nm)，因此在生物学中带来了广泛的应用。但是由于该技术需要成千上万张原始图片来重构一张超分辨图像，时间分辨率低，在活细胞中
单分子荧光成像概述：TIRF和FRET
经典的生物研究技术侧重于分子和细胞集群的研究——即研究含有大量相同形态或功能的分子或细胞的活动。但是，这种方法会忽略集群中的单个分子或子群的特异性。事实上在细胞周期的不同阶段或在不同的环境中，单个分子或细胞的活动很可能与集群表现出的整体活动不同。要对单个分子或亚群的活动进行观察，必须严格控制实验条件
季铵哌嗪如何实现荧光超分辨率成像？
近年来，先进的荧光成像技术得到了快速的发展，但是与成像技术的治疗进化相比，具有足够亮度和光稳定性的染料的发展仍然缓慢，如单分子定位显微镜(SMLM)，其分辨率超过了衍射极限。但是荧光团亮度不足成为了超分辨显微镜发展的一大瓶颈，这也对体内细胞动力学研究构成了重要的限制。比如罗丹明染料被广泛应用，但
超分辨率荧光显微镜技术成功运用于外泌体的成像和追踪
外泌体是由细胞分泌的小膜泡，富含大量的蛋白质。考虑到外泌体在不同生理活动中的显著作用以及在诊断、药物释放方面潜在的价值，研究人员在外泌体的体外追踪和内含物分析方面做了很大的努力。 目前，各种超分辨率显微镜的出现为外泌体的研究提供了强大的工具。2016 年 9 月，东南大学先进光子学中心主任崔一
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
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
新思路！稀疏傅里叶单像素成像方法－实现超分辨率成像
近期，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所时东锋等科研人员提出了稀疏傅里叶单像素成像方法，该方法在降低采样数量的同时，能够维持图像质量不发生大的退化。该研究成果发表在最新一期Optics Express上。 傅里叶单像素成像利用傅里叶变换性质，采用具有傅里叶分布的照明光来获取物体
Prime－95B背照式sCMOS在单分子定位超分辨显微成像中的应用
在前几期成像技术专题中我们向大家介绍了单分子定位超分辨显微成像，并介绍了最适合这一应用的科学相机——背照式 sCMOS 相机 Prime 95B。可能大家心里还是有些疑虑：背照式 sCMOS 真的能够取代 EMCCD 么？信噪比能够达到要求么？首先，让我们再来复习一下什么是信噪比，还是熟悉的配方：注
突破衍射极限！中科院研制出新型干涉定位显微镜ROSEZ
单分子定位超分辨显微成像技术利用特殊荧光分子的光开关特性，突破衍射极限，将荧光显微镜的分辨率提高了一个数量级，可以揭示纳米尺度下的亚细胞结构。因受定位原理的限制，该技术轴向分辨率比侧向分辨率低2-3倍（一般为50nm左右），影响了其三维解析能力和应用。 在“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项的
超分辨率显微镜的各种不同技术对比
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）。
超分辨率显微镜的各种不同技术对比
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）。如何选择超分辨率
超分辨光学显微成像技术的新进展
从17世纪开始，现代生物学的发展就与显微成像技术紧密相关。然而，由于受光学衍射极限的影响，传统光学显微成像分辨率最小约为入射光波长的一半。因此，科学家们一直在不断努力，试图寻找突破光学显微镜分辨极限的方法。在超分辨显微技术飞速发展的同时，现有成像技术的缺陷也日益显现，例如成像分辨率和成像时间不可兼得
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
Nature－Methods：徐涛院士等团队研制出新型干涉定位显微镜
基于单分子定位的超分辨显微成像技术自2006年提出以来发展迅速，该技术巧妙利用特殊荧光分子的光开关特性，结合单分子成像和质心拟合算法，绕过衍射现象的限制，把荧光显微镜的分辨率提高了一个数量级，解析了众多未知的细胞纳米结构，提升了对细胞结构的认知。但长期以来，受定位原理的限制，其轴向分辨率比侧向低
荧光糖球超分子靶向成像研究获进展
近日，中国科学院上海药物研究所与华东理工大学科研人员合作的有关荧光糖球超分子靶向成像的最新科研成果，发表在《化学通讯》上。 癌症的早期靶向诊疗一直以来深受学术界的关注。研究团队基于构建以氧化石墨烯为基底的有机功能二维复合诊断材料的前期研究基础，利用吡喃腈红色荧光团与基于苝酰亚胺的糖簇分子，进
山西大学最新文章；新型超分辨率荧光成像
来自山西大学激光光谱研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室的研究人员将荧光探针分子ALEXA647标记在仿生水凝胶的聚合物链上, 利用全内反射荧光显微镜进行荧光成像, 并采用超分辨率光学波动成像的方法(SOFI)对仿生水凝胶的荧光成像进行超分辨率成像分析。 通过SOFI成像及反卷积处理获得
超高分辨率，新型化学显微镜可观察分子反应
教科书上的化学反应均以单分子形式进行概念描述，但实验中得到却是大量分子的平均结果。一瓶380毫升的水，约含有10的25次方个水分子，投入金属钠会产生激烈的反应。不妨试想，宏观可见的化学现象，具体到单个分子是怎样的表现？单分子实验是从本质出发解决许多基础科学问题的重要途径之一。近年来，虽已有单分子荧光
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
单分子荧光检测
单分子检测被称为分析化学的极限，近年来取得了重要进展。其中，单分子荧光分析是实现单分子检测最灵敏的光分析技术。单分子荧光检测的关键在于确保被照射的体积中只有一个分子与激光发生作用以及消除杂质荧光的背景干扰。通常采用高效滤光片，利用共焦、近场合消失波激发，可以达到此目的。单分子荧光检测可提供单分子水平
首次实现同层超薄样品的超分辨光镜电镜关联成像
10月14日，中国科学院生物物理研究所徐涛课题组与徐平勇课题组合作，在Nature Methods上发表了题为mEosEM withstands osmium staining and Epon embedding for super-resolution CLEM 的研究论文。他们发展了第一个
前沿显微成像技术专题——超分辨显微成像（1）
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。然而，传统的光学显微由于光学衍射极限的限制，横向分辨率止步于 200 nm左右，轴向分辨率止步于500 nm，无法对更小的生物分子和结构进行观察。突破光学衍射极限，一直是科学家们梦想和追求的目标。虽然随着扫描电镜、扫描隧道显微镜及
超分辨率显微镜分析在荧光抗体筛选的应用
1873年，德国医师Ernst Abbe 提出了“衍射极限”的概念。他预测，由于光的基本衍射性质，光学显微镜无法实现200nm以下的分辨率。实际上，当两个相隔很近的物点同时发光时，得到的图像是模糊的，无法分辨。超分辨率显微镜（SRM）的诞生打破了一个世纪多以来一直被认为无法突破的瓶颈。 如今，科
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
超分辨率显微镜成像助力学者探询神经回路
来自哈佛大学的研究人员报告称，她们采用超高分辨率成像绘制出了神经元突触输入区的图谱。这一重要的研究成果发布在10月8日的《细胞》（Cell）杂志上。 论文的通讯作者是著名的华人女科学家庄小威（Xiaowei Zhuang）。庄小威早年毕业于中国科技大学少年班，34岁时成为了哈佛大学的化学和物理双
激光干涉技术打破纳米尺度极限－亚细胞结构观察成现实
光学显微镜自1590年由荷兰詹森父子创制伊始，即成为生命科学最重要的研究工具之一。进入21世纪，借助荧光分子，科学家将光学显微镜的分辨率提高了一个数量级，由约一半光波波长（250 nm）拓展至几十纳米，并兴起了超高分辨荧光成像技术，用于“看到”精细的亚细胞结构和生物大分子定位，相关工作荣膺201
超分辨率显微镜市场概况和主要品牌
2019年，全球超高分辨率显微镜（super-resolution microscopes，SRM）市场规模为26亿美元，预计从2020年到2027年复合增长率（CAGR）为8.7％。在预测期内推动该市场增长的关键因素包括：在生命科学行业中的应用不断增加、技术进步以及对纳米技术的日益关注。共聚焦和荧
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》
超分辨率显微镜发展历程和技术原理
超分辨率显微镜发展历程 毫无疑问，自16世纪以来，光学显微镜已经历漫长的旅程。首次被知晓的复合显微镜是由Zacharias和Hans Janssen构造的。尽管这些显微镜没有保存下来，但人们确信这些显微镜已能够将放大倍率从3倍提高到9倍。17世纪末期，Leeuwenhoek首次将放大倍率和分辨率提高