分子发光论文分析报告.doc

分子发光分析课程论文 题 目 超分辨率荧光显微成像技术研究进展 Progress in Super-resolution Fluorescence Microscopy Imaging Techniques 姓 名 金鑫 学 号 2013310201019 学 院 理学院 专业班级 应化1303 中国·武汉 二〇一六 年 四 月 摘要 2014年诺贝尔化学奖授予了三位科学家，以表彰他们在超分辨率荧光显微成像技术方面的重大贡献。本文就这一技术的发展历程进行简要概述，并对于超分辨率荧光显微技术的发展前景进行展望。 关键词: 诺贝尔奖，超分辨，显微成像 Abstract The Nobel Prize in Chemistry was awarded to three scientists in 2014, in recognition of their significant contribution to the super-resolution fluorescence microscopy imaging techniques. In this paper, a brief overview on the course of development of this technology, and prospects for the development of super-resolution fluorescence microscopy techniques will be discussed. Key Words: Nobel Prize, Super-resolution, Microscopy imaging 1 绪论 1.1传统的分辨 传统的分辨可以定义为：如果点扩展函数较大，那么对于两个靠得很近的点，则不能分辨。在此基础上，实现超分辨的方法可分为两类：基于点扩展函数调制的超分辨技术，使得点扩展函数变小；基于随机单分子定位的超分辨技术，使得没有靠得很近的两个点同时发光[1]。 1.2 超分辨率简介 基于点扩展函数调制的超分辨技术的代表为受激发射光淬灭（简称 STED）技术[1]。早在 1994 年，此次获奖的罗马尼亚裔德国科学家 Stefan W-Hell最先提出了打破光学衍射极限的构思，并最终于2000年在实验上得以实现[5]。 基于随机单分子定位的超分辨技术的核心是，如果图像上的点不是同时。亮起来，也就是不会有两个靠得很近的点同时亮，就可以通过定位的方式实现超分辨。虽然一次定位只能得到少数几个分子，但是通过数千张图片对数十万个单分子的定位，就可以获得一张高分辨率的图像[1]。 2 荧光显微镜的发明历程 2.1 光学显微镜 光学显微镜自发明伊始，即与生命科学结下了不解之缘。16世纪末期，荷兰眼镜商Zaccharias Janssen 和他的儿子把两个凸透镜放到一个镜筒中，结果发现镜筒能放大物体，这就是显微镜的前身。随后，荷兰人 Anthony Von Leeuwen-hoek通过精密研磨的玻璃透镜，首次将复式显微镜的分辨率提高到了300倍，并用它来观察牙缝中的微生物——细菌。后来，英国实验科学家 Robert Hooke 对这一显微镜进行了系统的改进，用它来观察软木塞的微小结构。他看到了上面致密排列的小室，并将其命名为细胞，记录在他 1665 年创作的《显微镜》一书中[1]。 2.2 电子显微镜 1872年，德国数学和物理学家Ernst Abbe根据光的波动性，得出了以下结论：对一个理想的发光点，在经过显微镜光学系统后，将是一个高斯型的艾里斑。由此可以想到无论一个样品结构有多复杂，总是能够描述为是由一个个点构成的，因此，这个点的像描述了光学系统的响应函数，或者称之为系统的分辨率。该函数即点扩展函数[1]。 通过阿贝公式[2]，很容易想到的是，缩短波长即可产生更高的分辨率，比如利用X光，实际上电子的德布罗意波长是光波的千分之一，是属于X光的范畴。1986年，电子显微镜技术获得了诺贝尔物理学奖。 2.3 光学显微镜与电子显微镜的不足 光学显微需要所看的对象“色彩斑