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　　工學院席鵬課題組在超分辨顯微方面取得突破

　　鏡子或許是人類最早發(fā)明的光學器件。迄今為止，它仍然在人們的日常生活中扮演著重要作用。通過將一個簡單的反射面引入生物顯微樣品中，工學院席鵬">席鵬課題組解決了一個長期以來困擾科學工作者的問題：將顯微鏡的三個維度的分辨率同時提升，以便對細胞進行更好的觀察。

　　這一新技術巧妙地利用了光的干涉，當光在到達鏡面后，反射波會和入射波形成一層100納米的干涉層，將成像平面約束在其中。這一技術所達到的軸向分辨率比傳統(tǒng)的共聚焦等技術提升了6倍。這一技術被稱作MEANS。它與TIRF技術形成了互補，可以將處于細胞不同層面的精細結構清晰地顯示出來。

　　通常顯微鏡的分辨率在水平方向較高，而軸向較低。通過干涉，該技術將軸向分辨率降低到了100nm的水平，甚至超過了水平分辨率。這一工作近日發(fā)表在Nature 旗下的Light: Science & Applications，作者來自北京大學、美國佐治亞理工學院和澳大利亞悉尼技術大學。

　　本文的合作者之一，悉尼技術大學的金大勇教授在采訪中提到：“這一簡單的技術使得我們能夠看清楚過去在細胞中無法看清的事物。一個細胞是10微米大小的球體，在它里面一個細胞核大約5微米左右，其上布滿了小小的叫做核孔蛋白的物質。這些核孔蛋白就像一道道閘門，用于調控信使生物大分子，其大小約在十五分之一到二十分之一個微米的大小。MEANS超分辨技術讓我們能夠看清這些微孔的精細結構?！?/p>

　　北京大學席鵬">席鵬副教授提到：“在過去，生命學家觀察到的視野被光學顯微鏡的水平和軸向分辨率所限制。這就好比閱讀一疊打印在透明塑料上的報紙一樣，很多層被疊在一起。通過在樣品下面放置鏡面形成一個極薄的干涉層，我們能夠將成像平面約束在其中，因此每張報紙上的字跡就變得更加清楚了。”他同時提到，通過干涉可提升電磁場的強度，因此能夠進一步增強超分辨顯微的水平分辨率，用于解析細胞核孔和人類呼吸道合胞體病毒的精細結構。“利用這一簡單而有力的武器，生命學家將能夠攻克一些過去由于分辨率限制而無法準確分辨的問題?！毕i">席鵬指出。

　　雖然MEANS對于光學系統(tǒng)的要求非常小，在鏡子上生長樣品并不是常規(guī)的樣品制備過程，因此需要廣泛的合作。美國佐治亞理工學院生物醫(yī)學工程系的Philip J. Santangelo教授團隊是本文的重要合作者，該團隊發(fā)展了一系列細胞和病毒染色的技術。相關的細胞培養(yǎng)技術由佐治亞理工學院的博士生Eric Alonas，和北京大學-佐治亞理工學院聯(lián)合培養(yǎng)博士謝浩共同開發(fā)完成。

　　MEANS可以與幾乎所有共聚焦技術完美地結合。與STED超分辨技術結合后，MEANS不僅能夠提升STED的軸向分辨率，同時能夠在不增加光強的前提下，使STED分辨率提升2倍。由于生物樣品不能在高光強下工作，這一發(fā)現(xiàn)對于生命科學的應用至關重要。該工作展示了經MEANS增強的STED達到了19nm 的分辨率，這也是STED超分辨率在生物樣品上達到的最高紀錄。

　　由于該工作的合作者分別來自中國、美國和澳大利亞，時間上的配合對團隊來說是一個不小的挑戰(zhàn)。但所有合作者都認為克服時差困難，實現(xiàn)跨區(qū)域合作是非常值得的付出。

　　悉尼技術大學生物醫(yī)學材料和儀器中心的主任金大勇教授指出：“發(fā)展鏡面增強的超分辨技術的歷程向我們生動地展示了國際化、多學科合作研究能夠帶來的豐厚成果。(這一技術)對于我們團隊，乃至整個顯微領域都是一項重要的成就，能夠與團隊各成員并肩作戰(zhàn)我深感榮幸?！?/p>

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