5納米分辨率熒光顯微鏡面世

細胞內部結構究竟如何？標準顯微鏡在回答這個問題方面無法勝任。在一項最新研究中，來自德國哥廷根大學、哥廷根醫學中心和英國牛津大學的科學家，成功開發出一款分辨率達到5納米的熒光顯微鏡。這款高分辨率顯微鏡有望揭示細胞內部極為細微的結構，促進生物醫學等領域的發展。相關論文發表于最新一期《自然·光子學》雜志。

圖為新開發的熒光顯微鏡的高靈敏度探測器，其由23個獨立探測器組成。圖片來源：哥廷根大學

細胞內部包含多種微觀結構，例如，人體細胞內存在一種約7納米寬的微管支架；突觸間隙，即兩個神經細胞之間或神經細胞與肌肉細胞之間的距離，通常僅為10納米至50納米。傳統顯微鏡的最高分辨率約為200納米，因此這些細胞內結構的尺寸遠小于顯微鏡的分辨能力，導致只能生成不完整的圖像。最新開發的新型顯微鏡的分辨率高達5納米，使其能夠捕獲級為細微的細胞結構，有望為科學家提供更豐富的信息。

新顯微鏡是一種熒光顯微鏡，其功能依賴于“單分子定位顯微技術”。在這種顯微鏡下，樣品中的單個熒光分子被打開和關閉，其位置被非常精確地確定。然后，研究人員根據這些分子的位置，對樣品的整個結構進行建模。目前這一技術的分辨率約為10納米至20納米。

研究人員在高靈敏度探測器和特殊數據分析的幫助下，將這種顯微鏡的分辨率提高了一倍。這意味著，即使是兩個神經細胞之間連接區域內蛋白質組織微小的細節，也能非常精確地揭示出來。

研究人員表示，新開發的顯微鏡技術不僅能提供數納米范圍內的分辨率，而且經濟高效、易于使用。他們還開發了一個用于處理數據的開源軟件包，以方便更多專家使用。