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我国学者成功开发单物镜镜面增强4Pi超分辨成像技术
2026年04月18日 08:54:59
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：4297
西湖大学章永登团队开发了镜面增强4Pi单分子定位成像技术（me4Pi-SMLM），采用单物镜与反射镜结构替代传统双物镜设计，将轴向定位精度提升约5倍，实现三维2至3纳米近各向同性分辨率。
我国学者在纳米尺度超分辨成像技术方面取得新进展。西湖大学生命科学学院章永登团队近日开发了一种名为镜面增强4Pi单分子定位成像技术(me4Pi-SMLM)的新型显微成像方法，相关成果于2026年3月31日在线发表于《自然-生物技术》(Nature Biotechnology)杂志。
传统单分子定位成像技术虽被广泛用于亚细胞结构解析，但存在轴向分辨率低于横向分辨率约2至3倍的各向异性问题。基于双物镜的4Pi-SMLM虽能将轴向精度提升约5倍，实现10至15纳米各向同性分辨率，却因系统复杂、成本高昂而难以普及。
针对这一挑战，研究团队开发的me4Pi-SMLM摒弃了传统双物镜设计，仅使用单个物镜，并利用样品上方的反射镜对照明光进行反射，形成相位可调的轴向驻波干涉条纹，从而将轴向定位精度提升约5倍。该技术显著简化了光路结构，增强了系统抗振性和运行稳定性，降低了硬件成本。现有三维SMLM系统仅需增加反射镜和压电促动器，即可完成向me4Pi-SMLM的升级。
研究团队利用me4Pi-SMLM对多种亚细胞结构进行成像，实现了三维2至3纳米的近各向同性定位精度，能够清晰分辨微管的中空结构、核孔复合物的亚基排布以及内质网的片层状形态。该技术进一步拓展至多种应用场景：在活细胞成像中达到40至60纳米分辨率；在单分子追踪中实现三维6纳米精度和9毫秒时间分辨率；在30微米厚的脑组织切片成像中优于15纳米三维分辨率。此外，该技术还支持双色同步成像、全细胞纳米级三维重建等应用。
me4Pi-SMLM技术的成功开发，为分子尺度亚细胞结构解析提供了兼具高性能与实用性的成像平台。该技术以一面反射镜替代了传统4Pi系统中昂贵的第二只物镜，在保持高精度三维成像能力的同时，大幅简化了系统结构、降低了硬件成本和维护难度。这一突破有望推动干涉定位超分辨成像技术在更广泛生物学研究中的应用，使更多实验室能够利用这一先进工具探索纳米尺度的生命奥秘。
素材来源：Nature Biotechnology
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