鏡子或許是我們?nèi)祟愖钤绨l(fā)明的光學(xué)器件。迄今為止，它仍然在我們?nèi)粘?a href='http://m.yy-art.cn/rensheng/shenghuo/' target='_blank'>生活中扮演者重要作用。通過將一個(gè)簡(jiǎn)單的反射面引入生物顯微樣品中，北京大學(xué)席鵬課題組解決了一個(gè)長(zhǎng)期以來困擾科學(xué)家的問題：將顯微鏡的三個(gè)維度的分辨率同時(shí)提升，以便對(duì)細(xì)胞進(jìn)行更好的觀察。
這一新技術(shù)巧妙地利用了光的干涉，當(dāng)光在到達(dá)鏡面后，反射波會(huì)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(shù)所達(dá)到的軸向分辨率比傳統(tǒng)的共聚焦等技術(shù)提升了6倍。這一技術(shù)被稱作MEANS。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，這一技術(shù)將軸向分辨率降低到了100nm的水平，甚至超過了水平分辨率。
MEANS可以與幾乎所有共聚焦技術(shù)完美地結(jié)合，帶來軸向超分辨。同時(shí)，將它與STED超分辨技術(shù)結(jié)合后，MEANS不僅能夠提升STED的軸向分辨率，同時(shí)能夠使得STED在不增加光強(qiáng)的前提下，分辨率進(jìn)一步提升2倍。由于生物樣品不能工作在高光強(qiáng)下，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于生命科學(xué)的應(yīng)用至關(guān)重要。本文展示了MEANS增強(qiáng)的STED達(dá)到了19nm的分辨率，這也是STED超分辨在生物樣品上達(dá)到的分辨率的最高紀(jì)錄。
這一工作發(fā)表在Nature旗下的Light:Science&Applications，作者來自北京大學(xué)、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院和澳大利亞悉尼技術(shù)大學(xué)。
本文的通訊作者，北京大學(xué)席鵬副教授提到：“在過去，生命學(xué)家觀察到的視野被光學(xué)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(bào)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(gè)極薄的干涉層，我們能夠?qū)⒊上衿矫婕s束在其中，因此每張報(bào)紙上的字跡就變得更加清楚了�！彼瑫r(shí)提到，通過干涉可提升電磁場(chǎng)的強(qiáng)度，因此能夠進(jìn)一步增強(qiáng)超分辨顯微的水平分辨率，用于解析細(xì)胞核孔和人類呼吸道合胞體病毒的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
本文的合作者之一，悉尼技術(shù)大學(xué)的金大勇教授提到：“這一簡(jiǎn)單的技術(shù)使得我們能夠看清楚過去在細(xì)胞中無法看清的事物。一個(gè)細(xì)胞是10微米大小的球體，在它里面一個(gè)細(xì)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(zhì)。這些核孔蛋白就像一道道閘門，用于調(diào)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(gè)微米的大小。MEANS超分辨技術(shù)讓我們能夠看清這些微孔的精細(xì)結(jié)構(gòu)。”
雖然MEANS對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的要求非常小，在鏡子上生長(zhǎng)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(guó)佐治亞理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系的PhilipJ.Santangelo教授團(tuán)隊(duì)是本文的重要合作者，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一系列細(xì)胞和病毒染色的技術(shù)。相關(guān)的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)由佐治亞理工學(xué)院的博士生EricAlonas，和北京大學(xué)-佐治亞理工學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)博士謝浩共同開發(fā)完成。
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