科学家成功开发出一款5纳米分辨率荧光显微镜

细胞内部结构究竟如何？标准显微镜在回答这个问题方面无法胜任。在一项最新研究中，来自德国哥廷根大学、哥廷根医学中心和英国牛津大学的科学家，成功开发出一款分辨率达到5纳米的荧光显微镜。这款高分辨率显微镜有望揭示细胞内部极为细微的结构，促进生物医学等领域的发展。相关论文发表于最新一期《自然·光子学》杂志。

细胞内部包含多种微观结构，例如，人体细胞内存在一种约7纳米宽的微管支架；突触间隙，即两个神经细胞之间或神经细胞与肌肉细胞之间的距离，通常仅为10纳米至50纳米。传统显微镜的最高分辨率约为200纳米，因此这些细胞内结构的尺寸远小于显微镜的分辨能力，导致只能生成不完整的图像。最新开发的新型显微镜的分辨率高达5纳米，使其能够捕获级为细微的细胞结构，有望为科学家提供更丰富的信息。

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图为新开发的荧光显微镜的高灵敏度探测器，其由23个独立探测器组成。

新显微镜是一种荧光显微镜，其功能依赖于“单分子定位显微技术”。在这种显微镜下，样品中的单个荧光分子被打开和关闭，其位置被非常精确地确定。然后，研究人员根据这些分子的位置，对样品的整个结构进行建模。目前这一技术的分辨率约为10纳米至20纳米。

研究人员在高灵敏度探测器和特殊数据分析的帮助下，将这种显微镜的分辨率提高了一倍。这意味着，即使是两个神经细胞之间连接区域内蛋白质组织微小的细节，也能非常精确地揭示出来。

研究人员表示，新开发的显微镜技术不仅能提供数纳米范围内的分辨率，而且经济高效、易于使用。他们还开发了一个用于处理数据的开源软件包，以方便更多专家使用。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01481-4