宽场单分子荧光轴向纳米定位及三维超分辨成像研究

项目名称： 宽场单分子荧光轴向纳米定位及三维超分辨成像研究

项目编号： No.61475185

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 李辉

作者单位： 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

项目金额： 82万元

中文摘要： 单分子荧光纳米定位技术（FIONA）能以纳米精度确定单分子在横向平面内的位置，突破了光学衍射极限的限制，并带动了超分辨荧光显微镜的发明和发展。但是轴向的单分子定位目前还没有简单易行的方法可以达到纳米的精度，这限制了单分子荧光和3维超分辨显微技术在生物医学领域的应用。本项目在共聚焦的驻波轴向纳米定位研究的基础上，提出一种在宽场成像模式下对单分子荧光进行轴向定位的新方法，实现对视场内所有单分子同时进行XYZ三个方向的纳米精确定位，为利用单分子荧光技术研究生物单分子动力学和单分子追踪增加了一个新的维度。进一步结合荧光分子随机激发，实现三个方向相同分辨率的超分辨荧光成像。本项目的实施将研制出新型单分子荧光和超分辨显微成像系统，为生物学和基础医学相关学科提供强有利的研究工具。

中文关键词： 超分辨显微成像；单分子定位；宽场成像；荧光成像；轴向定位

英文摘要： Fluorescence Imaging With One Nanometer Accuracy,known as FIONA, can localize the lateral positions of singe molecules with precision unlimited by optical diffraction. It also promoted the invention of one mostly-used type of super-resolution fluorscence microscope. However, so far there is no precise and easy-to-use method to localize single molecules along axial direction, which limits the application of single molecule fluorescence and super-resolution microscopy in biology. Based on our previsous study of Standing Wave Axial Nanometery (SWAN) in confocal geometry, this project proposes a novel method to localize single molecules axially in a wide-field geometry. It will achieve localizaition of single molecules with nanometer accuracy and precision in all three directions. Further combined stochostic excitation of fluorophores, super-resolution imaging with same resolution in three directions will be realized. This project will provide a novel single molecule fluorescence imaging and super-resolution microscopy system as a powerful research tool for biology and fundermental medical study.

英文关键词： super resolution microscopy;single molecule localization;wide field imaging;fluorescence imaging;axial localization