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基于受激发射损耗显微术的活细胞和活体超分辨成像 被引量：3
1
作者 周汉秋 朱殷铷 +4 位作者 韩鸿怡 王璐玮 杨志刚 严伟 屈军乐 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第3期513-528,共16页
细胞作为生命体基本的结构和功能单元,在生物、医学等领域有着非常重要的研究意义。随着现代科学和技术的发展,科学家们借助电镜对细胞以及细胞器的空间结构已经有非常清晰的认识,但是对它们的功能以及细胞之间的相互作用却了解得非常少... 细胞作为生命体基本的结构和功能单元,在生物、医学等领域有着非常重要的研究意义。随着现代科学和技术的发展,科学家们借助电镜对细胞以及细胞器的空间结构已经有非常清晰的认识,但是对它们的功能以及细胞之间的相互作用却了解得非常少,而这恰恰又是疾病治疗和药物开发亟需了解的信息,因此对离体活细胞(简称活细胞)和活体生物组织细胞(简称活体细胞)中亚细胞器的研究变得非常重要。然而细胞中许多细胞器的结构在纳米量级,传统的光学成像技术由于受到光学衍射极限的限制是无法观察到纳米量级的生物结构,因此光学超分辨成像技术是目前研究亚细胞器结构和功能的有效工具。在所有光学超分辨显微技术中,受激发射损耗显微术(stimulated emission depletionmicroscopy,STED)由于具有实时成像、三维超分辨和断层成像的能力,非常适合用于纳米尺度的活细胞和活体细胞成像研究,而且STED超分辨成像技术经过近几十年的发展,已经广泛用于活细胞甚至活体小鼠细胞的超分辨动态观测。本文总结了近年来活细胞和活体小鼠神经元细胞等领域STED超分辨成像的研究进展,介绍了用于活细胞和活体细胞STED超分辨成像的荧光染料和荧光蛋白的发展现状,讨论当前活细胞和活体细胞的超分辨成像面临的问题,以及对未来发展的展望。 展开更多
关键词 活细胞 活体 受激辐射损耗显微术 超分辨率成像
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超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的应用(特邀)
2
作者 戴太强 高晔 +7 位作者 马英 蔡卜磊 刘富伟 何博聆 禹洁 侯燕 郜鹏 孔亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期48-59,共12页
观察细胞器间动态相互作用,深入分析作用规律,对于揭示生理病理过程现象背后的机制具有十分重要的意义。传统光学显微镜受到由光波波长和孔径造成的衍射极限的限制,无法观测细胞器纳米级精细结构及细胞器间相互作用的动态变化规律。超... 观察细胞器间动态相互作用,深入分析作用规律,对于揭示生理病理过程现象背后的机制具有十分重要的意义。传统光学显微镜受到由光波波长和孔径造成的衍射极限的限制,无法观测细胞器纳米级精细结构及细胞器间相互作用的动态变化规律。超分辨显微成像技术的出现为细胞器相互作用研究提供了重要手段,在深入揭示细胞器相互作用规律,阐明生理病理现象深层的机制研究中发挥了重要的作用。文中介绍了受激发射损耗(Stimulated emission depletion,STED)显微成像、结构光照明显微成像(Structured illumination microscopy,SIM)、单分子定位显微成像(Single molecule localization microscopy,SMLM)技术,并总结了这三类超分辨显微成像技术在细胞器相互作用中的应用与现状,为超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的应用提供思路拓展。最后,对超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的优势与不足进行分析总结,展望了超分辨显微成像技术在活细胞内细胞器相互作用成像中的需求发展趋势,为光学与医学及生物学的交叉融合发展提供一定的参考。 展开更多
关键词 超分辨显微成像 细胞器间相互作用 受激发射损耗显微成像 结构光照明显微成像 单分子定位显微成像
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超分辨显微成像技术在活细胞成像中的应用与发展 被引量：7
3
作者 张娇 何勤 +3 位作者 武泽凯 于斌 屈军乐 林丹樱 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1301-1315,共15页
超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy,SRM)可以绕过光学衍射极限对成像分辨率的限制,让以前观察不到的纳米级结构实现可视化,这一重大研究进展推动了现代生命科学和生物医学研究的进步与发展.细胞是生物体的基本组成单位,... 超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy,SRM)可以绕过光学衍射极限对成像分辨率的限制,让以前观察不到的纳米级结构实现可视化,这一重大研究进展推动了现代生命科学和生物医学研究的进步与发展.细胞是生物体的基本组成单位,对活细胞内部的细微结构和动力学过程进行研究是掌握生命本质必不可少的途径.但由于成像原理或条件的限制,早期的SRM技术在活细胞成像应用方面受到了不同程度的限制.近几年来,随着SRM和相关技术的发展,SRM在活细胞成像研究中的应用也越来越多.本文简要介绍目前常见的几种SRM技术的基本原理和特点,并在此基础上着重阐述它们在活细胞成像应用中所取得的最新研究进展和发展方向. 展开更多
关键词 随机光学重构显微术 受激发射损耗显微术 结构光照明显微术 超分辨成像 活细胞成像
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超分辨显微技术在活细胞中的应用与发展 被引量：18
4
作者 胡春光 查日东 +4 位作者 凌秋雨 何程智 李奇峰 胡晓东 胡小唐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期15-25,共11页
细胞是生命体的基本单位和功能单位,对活细胞内部结构及其功能的研究是了解掌握生命本质的基础之一,因此活细胞的实时观测对生命科学的发展具有重要意义。传统的光学显微技术受衍射极限的限制,无法观测200 nm以下的生物结构细节。近20年... 细胞是生命体的基本单位和功能单位,对活细胞内部结构及其功能的研究是了解掌握生命本质的基础之一,因此活细胞的实时观测对生命科学的发展具有重要意义。传统的光学显微技术受衍射极限的限制,无法观测200 nm以下的生物结构细节。近20年来,随着超衍射极限光学理论、技术、器件和荧光探针等方面的快速发展,超分辨显微成像技术已成为应用于生命科学研究的重要手段。然而,大多数超分辨显微方法或测量耗时长,或易引起荧光蛋白漂白/细胞损伤,在活细胞研究中受到极大限制,已成为超分辨显微领域重点攻关的方向之一。为此,文中结合作者在快速超分辨显微技术研究的基础上,介绍了基于单分子成像的光激活定位显微技术和随机光学重构显微技术、基于荧光非线性可饱和光转换的受激发射显微技术以及基于结构光照明的超分辨显微技术,并探讨了在活细胞成像中的发展应用。最后,文中展望了超分辨显微成像技术在活细胞成像中的未来发展趋势。 展开更多
关键词 超分辨显微技术 单分子定位显微技术 受激发射损耗显微技术 结构光照明显微技术
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受激辐射损耗超分辨成像技术研究 被引量：6
5
作者 魏通达 张运海 杨皓旻 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期123-128,共6页
受激辐射损耗显微成像(STED)是一种超分辨荧光显微成像技术,它能够突破传统光学衍射极限的限制,把远场光学分辨率提高到百纳米以内,被广泛应用于生物医学等领域,是目前光学显微成像领域研究的热点之一。采用了一种基于超连续谱皮秒脉冲... 受激辐射损耗显微成像(STED)是一种超分辨荧光显微成像技术,它能够突破传统光学衍射极限的限制,把远场光学分辨率提高到百纳米以内,被广泛应用于生物医学等领域,是目前光学显微成像领域研究的热点之一。采用了一种基于超连续谱皮秒脉冲白激光光源的STED显微系统,实现超分辨成像。并从精密合束、脉冲延迟和损耗光残留光强几个方面探讨系统优化,从而获得最佳的成像效果。对直径约25 nm荧光微球成像实验的数据表明:该系统成像分辨率可达约60 nm,分辨能力远远高于衍射极限。另外,系统成功实现了对核孔复合物、微管和微丝等一系列生物样品的超分辨成像,共聚焦成像中某些模糊不清的结构在STED成像中清晰可辨。 展开更多
关键词 荧光显微成像 超分辨 受激辐射损耗
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超分辨率成像荧光探针材料应用进展 被引量：3
6
作者 刘志贺 吴长锋 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期344-362,共19页
为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分... 为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分辨低于200 nm的空间结构,阻碍了对亚细胞结构的生物学过程研究。超分辨荧光显微镜技术突破了传统光学衍射对成像分辨率的限制,能够获取纳米尺度的细胞动态过程。除了对传统的宽场荧光显微镜框架的改进及升级改造之外,目前典型的超分辨成像显微镜技术通常依赖于荧光探针材料的光物理性质。常用的荧光探针材料包括荧光蛋白、有机荧光分子和纳米荧光材料等。本文介绍了几种主流的超分辨荧光显微成像技术并总结了已经成功应用到超分辨生物荧光成像中的荧光探针材料的应用进展。 展开更多
关键词 超分辨荧光成像 受激发射损耗显微镜 光激活定位荧光显微术 随机光学重构显微术 超分辨光学涨落成像 荧光探针
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单分子技术在G蛋白偶联受体二聚体中的应用
7
作者 蔡欣 王春勇 +3 位作者 王德秀 苏文霞 鲁洪 王凤斌 《中国药理学通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1206-1211,共6页
G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)不仅能以单体的形式发挥生物学作用,还可以相互作用形成同源/异源二聚体,后者是调节受体功能的一种重要方式,能改变下游信号蛋白的偶联,产生特异信号转导通路,介导一系列生理和病理过... G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)不仅能以单体的形式发挥生物学作用,还可以相互作用形成同源/异源二聚体,后者是调节受体功能的一种重要方式,能改变下游信号蛋白的偶联,产生特异信号转导通路,介导一系列生理和病理过程,如心血管调节、能量代谢等。因此,GPCR二聚体成为新型药物靶点之一,备受关注。但是以往对GPCR二聚体的研究一直是按总体平均水平(ensemble average)进行,这隐藏了有价值的信息,失去了生物异质性的有用数据。单分子技术具有前所未有的时空分辨率,能够直接显示GPCR二聚体的内部状态、运动轨迹,以及随着时间和周围环境的变化而转变等,有助于进一步剖析GPCR二聚体的关键作用和相关药物的开发。因此,该文将对研究GPCR二聚体的单分子技术(如全内反射荧光显微镜、受激发射损耗显微技术、基态耗尽显微术等)进行简要综述。 展开更多
关键词 单分子技术 G蛋白偶联受体 二聚体 全内反射荧光显微镜 受激发射损耗显微技术 药物靶点
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