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突破傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限：新一代Nanoimager可輕松實(shí)現(xiàn)超分辨熒光成像

瀏覽次數(shù)：5797　發(fā)布日期：2017-12-7　來源：http://www.qd-china.com/newsview.aspx?id=210

近年來，隨著活細(xì)胞體系單分子熒光成像技術(shù)的發(fā)展，膜蛋白單分子研究，特別是受體動(dòng)力學(xué)的研究，已成為目前單分子研究領(lǐng)域中最活躍的研究方向之一。近幾年發(fā)展起來的超分辨成像技術(shù)因其能夠突破光學(xué)衍射極限，而比傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡具有更高的分辨率和更高的定位精度。

英國(guó)Oxford Nanoimaging公司最新推出的超分辨熒光顯微鏡—Nanoimager，由牛津大學(xué)Achillefs Kapanidis教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過8年時(shí)間研發(fā)而成，是全球臺(tái)大視野單分子FRET顯微鏡，將以超強(qiáng)的分辨率在單分子示蹤、活細(xì)胞成像、蛋白互作、3D成像等研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

Nanoimager主要技術(shù)特點(diǎn)

♦ 橫向分辨率<20nm；縱向分辨率<50nm
♦ 穩(wěn) 定性：<1 μm/K的漂移；<1 nm (1 Hz to 500 Hz)振幅
♦ 支持同時(shí)雙色成像和順序四色成像
♦ 采用1級(jí)激光，使用安全

圖1 Nanoimager 超分辨成像

Nanoimager采用PALM/dSTORM技術(shù)和光激活定位顯微技術(shù) (PALM) ，利用單分子定位算法并結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)艾里斑的形狀，以超高精度（納米量級(jí)）獲得熒光分子的中心位置，然后用CCD將其信號(hào)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)化最終得到分辨率為20nm的超分辨圖像。

Nanoimager主要應(yīng)用案例

1、單分子FRET

FRET是一種兩個(gè)熒光分子間非輻射性的能量轉(zhuǎn)移方式，反映兩者的分子間距（一般在2 – 10 nm的間距發(fā)生）。Nanoimager是臺(tái)用于大視野單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移(smFRET)的商業(yè)化儀器，其適用于smFRET的關(guān)鍵功能包括：同時(shí)雙色成像；單分子散射光強(qiáng)度和總體平均的實(shí)時(shí)分析；視野中數(shù)千個(gè)單分子的高通量成像，以及用交替熒光激發(fā) (ALEX) smFRET的功能來定量化學(xué)計(jì)量與FRET效率。圖2是smFRET用于研究單個(gè)DNA霍利迪交叉的動(dòng)力學(xué)。

圖2 用smFRET檢測(cè)霍利迪交叉(HJs)的實(shí)時(shí)構(gòu)象變化

2、單分子示蹤

Nanoimager可以在兩個(gè)通道同時(shí)示蹤細(xì)胞或者純化物樣品中的單分子 (圖3)，并計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)。細(xì)胞中分子的擴(kuò)散系數(shù)可以被示蹤，如酶或蛋白可以通過藥物和抗生素的反應(yīng)來示蹤。低擴(kuò)散率可以表示標(biāo)記分子與另一分子或結(jié)構(gòu)的相互作用或相結(jié)合。
Nanoimager可以直接反映純化樣品中熒光粒子的擴(kuò)散率和預(yù)估大小，具有敏感性 (單熒光分子級(jí)別) 和特異性 (雙色標(biāo)記可以顯著降低檢測(cè)雜質(zhì)的可能性)。

圖3 Nanoimager雙色追蹤單分子/粒子

3、更大視野的成像

Nanoimager的每個(gè)成像通道均有50 µm x 80 µm的大視野，且照明均勻，可以實(shí)現(xiàn)單分子或細(xì)胞的高通量成像并快速收集數(shù)據(jù)。圖4顯示了以10倍于其他技術(shù)的速度對(duì)突變的大腸桿菌細(xì)胞的不同表型進(jìn)行成像。為了獲得不同表型的可靠的結(jié)果，需要對(duì)大量細(xì)胞進(jìn)行比較。使用具有大視野，能夠自動(dòng)對(duì)焦和自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)的Nanoimager可以顯著加快整個(gè)實(shí)驗(yàn)速度和通量。將大視野與超分辨成像結(jié)合是Nanoimager的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。