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突破传统光学衍射限:新代荧光显微镜可轻松实现超分辨成像

发布时间: 2017-12-20  点击次数: 1206次

    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,别是受体动力学的研究,已成为目前单分子研究域中zui活跃的研究方向之。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公司推出的超分辨荧光显微镜—Nanoimager,由牛津大学Achillefs Kapanidis教授团队经过8年时间研发而成,是*台大视野单分子FRET显微镜,将以*的分辨率在单分子示踪、活细胞成像、蛋白互作、3D成像等研究域发挥重要作用。
 

Nanoimager主要技术点

 

♦  横向分辨率<20nm;纵向分辨率<50nm
♦  稳 定 性:<1 μm/K的漂移;<1 nm (1 Hz to 500 Hz)振幅
♦  支持同时双色成像和顺序四色成像
♦  采用1激光,使用安全

图1  Nanoimager 超分辨成像 

    Nanoimager采用PALM/dSTORM技术和光激活定位显微技术 (PALM) ,用单分子定位算法并结合光学系统艾里斑的形状,以超高精度(纳米量)获得荧光分子的中心位置,然后用CCD将其信号进行采集转化zui终得到分辨率为20nm的超分辨图像。 

 

Nanoimager主要应用案例

 

1、单分子FRET 

    FRET是种两个荧光分子间非辐射性的能量转移方式,反映两者的分子间距(般在2 – 10 nm的间距发生)。Nanoimager是*台用于大视野单分子荧光共振能量转移(smFRET)的商业化仪器,其适用于smFRET的关键功能包括:同时双色成像;单分子散射光强度和总体平均的实时分析;视野中数千个单分子的高通量成像,以及用交替荧光激发 (ALEX) smFRET的功能来定量化学计量与FRET效率。图2是smFRET用于研究单个DNA霍迪交叉的动力学。 

 

图2  用smFRET检测霍迪交叉(HJs)的实时构象变化

 

2、单分子示踪 

    Nanoimager可以在两个通道同时示踪细胞或者纯化物样品中的单分子 (图3),并计算扩散系数。细胞中分子的扩散系数可以被示踪,如酶或蛋白可以通过药物和抗生素的反应来示踪。低扩散率可以表示标记分子与另分子或结构的相互作用或相结合。

    Nanoimager可以直接反映纯化样品中荧光粒子的扩散率和预估大小,具有敏感性 (单荧光分子别) 和异性 (双色标记可以显著降低检测杂质的可能性)。  

 

图3  Nanoimager双色追踪单分子/粒子 

 

3、更大视野的成像

    Nanoimager的每个成像通道均有50 µm x 80 µm的大视野,且照明均匀,可以实现单分子或细胞的高通量成像并快速收集数据。图4显示了以10倍于其他技术的速度对突变的大肠杆菌细胞的不同表型进行成像。为了获得不同表型的可靠的结果,需要对大量细胞进行比较。使用具有大视野,能够自动对焦和自动获取数据的Nanoimager可以显著加快整个实验速度和通量。将大视野与超分辨成像结合是Nanoimager的*势。   

 

图4  Nanoimager的大视野可以在高分辨率下实现高通量成像 

    超分辨荧光显微镜以其*的势,已成为生物医学研究的重要工具。如果您想了解更多关于Nanoimager的技术和应用详情,咨询,我们会尽快给您满意的答复! 

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