单分子定位显微成像

发布人: 发布时间:2024-06-27 关键词:单分子成像,光学衍射极限,单分子定位,分子开关,超分辨成像
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单分子定位显微成像

由于衍射极限的存在,传统的光学成像手段无法观测细胞器结构及细胞器之间的相互作用。单分子定位显微成像技术作为三种超分辨技术中分辨率最高的成像技术,为生命科学领域的研究提供了重要手段。

大视场高通量单分子成像技术具有分辨率高、成像范围大和成像时间短等特点,在生物医学领域广泛用于观察和分析复杂的生物结构和功能。

单分子定位技术通过让视场范围内的荧光分子在时序上随机稀疏地激活发光,利用定位算法拟合单分子点的空间位置,在多次循环采集的过程中逐渐完成对所有单分子点的定位。因为“随机”,“稀疏”的特性,该技术使得在同一时刻基本不会有空间距离上很近的单分子点同时发光,因而实现了超分辨成像。

单分子定位显微成像由于对光学显微镜分辨率的开创性突破,这项工作获得了2014年诺贝尔化学奖。

图(a) 荧光分子随机分布经过系统荧光显微镜所成的像 

图(b)经过预 处理预估分子位置,截取出每个分子大约一个点扩展函数的区域

图(c)对截取出的每个小区域进行定 位;图(d) 整合定位结果,定位结果与系统图像对比  

单分子定位显微成像技术对成像探测器的要求
高灵敏度:由于单分子定位显微成像技术获取的光信号非常微弱,因此对成像相机的灵敏度要求很高,以便在弱光条件下也能获得清晰的图像。
高的信噪比:由于单一像素获得的光信号很弱,为了信号不被噪声淹没,成像探测器需要有较低的噪声,良好的信噪比。
相机的PRNU和DSNU均匀:由于信号微弱,对本底噪声要求高。

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