全内反射显微镜和单分子成像技术.pdf

维普资讯 第26卷 第3期 分析测试学报 Vo1．26No．3 2007年5月 FENXICESHIXUEBAO(JournalofInsturmentalAnalysis) 445～449 全 内反射荧光成像技术及其在单分子 检测 中的研究进展 何 化 ，任吉存 (上海交通大学 化学化工学院，上海 200240) 摘 要：全内反射荧光显微镜技术是当今最灵敏的生物成像和检测方法之一，可以直接探测单个荧光分子。 这种方法已成功地用于生命科学、化学、物理学等研究领域 ，获得了常规方法无法得到的重要信息。本文介绍 了全内反射荧光显微镜的工作原理和实验技术 ，总结了近年来这种单分子检测方法在生命科学、化学等领域的 重要应用，并对其发展前景进行了展望。 关键词：单分子检测 ；全内反射荧光显微镜；评述 中图分类号：O613．52 文献标识码：A 文章编号：1004—4957(2007)03—0445—05 ProgressinTotalInternalReflectionFluorescenceMicroscopyandIts ApplicationsinSingle—moleculeDetection HEHua，RENJi—cun (CollegeofChemistryandChemicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai 200240，China) Abstract：Thetotalinternalreflectionfluorescencemicroscopy(TIRFM)isoneofthemostsensitive bioimaginganddetectiontechniquesfordirectdetectionofsinglefluorescentmolecule．Thistechnique hasbeensuccessfullyappliedtothefieldsoflifescience，chemistryandphysics，andhasprovidedim— portantinformationsunacquirablebyconventionalmeans．Theprinciple，methodologyofTIRFM andits keyapplicationsinsinglemoleculedetectionarereviewedwith60references．TheprospectsofTIRFM insinglemoleculedetectionarealsodiscussed． Keywords：Singlemoleculedetection；Totalinternalreflectionfluorescencemicroscopy；Review 生命科学的发展要求人们从单细胞和单分子水平上了解物质之间的相互作用以及生命的过程。激 光诱导荧光 (LIF)是 目前最灵敏的检测方法，可用于单分子的研究。影响液相中单分子荧光检测的主要 因素来 自液体分子的拉曼散射和非焦平面的荧光发射。全内反射荧光显微镜 (TIRFM)利用全内反射产 生的隐失波照明样品，使照明区域限定在样品表面百纳米级厚的薄层范围内，有效控制了激发体积， 因此具有其它光学成像技术无法比拟的高信噪比和对比度。上世纪80年代早期 ，Axelrod等生物物理 学家对TIRFM技术及基本原理进行描述，并探索了其生物应用 ¨]。但直到20世纪90年代，随着新 型物镜透镜、聚光镜和超灵敏探测器的出现，TIRFM技术才得到充分发展。1995年，Funatsu等人首次 使用TIRFM直接观察到溶液中单个的荧光染料分子，通过对荧光标记的单个肌球蛋白分子成像成功探 测了单个ATP翻转反应_4]。至今，TIRFM已广泛用于生命科学研究