基于單分子定位的超高分辨率顯微成像技術(shù)（例如PALM、STORM、directSTORM等）已達(dá)10 nm左右的光學(xué)分辨率。然而，要獲得超高分辨率圖像，需要較長的采集時(shí)間（1-30分鐘），而樣品漂移（通常1 nm/s）會(huì)對(duì)此產(chǎn)生影響。目前，加入外源標(biāo)準(zhǔn)參照物（熒光小球、金屬納米顆粒等），引入基于額外近紅外監(jiān)測(cè)軸向焦平面變化的商用漂移校正系統(tǒng)，或使用基于互相關(guān)方法的圖像后處理算法等策略，已被應(yīng)用于樣品漂移校正。但是，外源物的引入及光漂白效應(yīng)等導(dǎo)致三維尺度漂移校正的精度不佳。

10月15日，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員黃銳敏團(tuán)隊(duì)在Optics Express上，發(fā)表題為Three dimensional drift control at nano-scale in single molecule localization microscopy的研究論文，報(bào)道一種利用明場(chǎng)照明模式下細(xì)胞內(nèi)囊泡的衍射信息作為內(nèi)源參考物來補(bǔ)償樣品三維漂移的新策略。

研究人員通過光路改造，增加一個(gè)近紅外CCD用于囊泡位置檢測(cè)。根據(jù)其xyz三維位置信息，通過算法對(duì)三維壓電陶瓷樣品臺(tái)進(jìn)行漂移校正，獲得xy向<1.0 nm，z向<6.0 nm的定位精度。將該方法應(yīng)用于F-actin的超分辨率顯微成像中，并與商用的漂移校正系統(tǒng)及互相關(guān)圖像后處理算法進(jìn)行漂移校正比較，結(jié)果表明，重建的超分辨率圖像的圖像質(zhì)量顯著提高，可更好地顯示肌動(dòng)蛋白微絲的細(xì)節(jié)（圖1）。該樣品漂移校正方法的優(yōu)勢(shì)在于：（1）使用生物樣品自身結(jié)構(gòu)作為基準(zhǔn)，不需引入外源參照物，從而簡化樣品的制備過程；（2）不需對(duì)顯微鏡系統(tǒng)做較大改造，費(fèi)用低廉，普適性較強(qiáng)；（3）校正是基于明場(chǎng)圖像，不依賴于熒光，可避免光漂白效應(yīng)導(dǎo)致的定位精度下降問題。

圖1 （A）實(shí)驗(yàn)光學(xué)成像原理圖；（B）A549細(xì)胞內(nèi)囊泡在不同z向深度的明場(chǎng)信息；（C）不引入位移校正和引入位移校正以及在兩種情況下分別加入和不加入互相關(guān)圖像后處理算法校正的肌動(dòng)蛋白微絲的超高分辨率圖像比較

上海藥物所公共技術(shù)服務(wù)中心分子影像技術(shù)服務(wù)部博士范曉明為論文第一作者，黃銳敏為論文通訊作者。參與該研究的有德國于利希研究中心博士Thomas Gensch、教授Georg Büldt，上海藥物所研究生張?jiān)唷⒆胬锱亮Αつ旧场埼臏Y以及上海藥物所神經(jīng)藥理學(xué)研究國際科學(xué)家工作站博士Renza Roncarati。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國家衛(wèi)生健康委員會(huì)新藥創(chuàng)制科技重大專項(xiàng)、中科院的資助以及國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）的技術(shù)支持。

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