上海理工大學獲悉,該校科學家與暨南大學、新加坡國立大學的同行們合作,開發(fā)出一種可發(fā)光的鑭系元素納米探針,該探針可用于亞細胞結構的低功率受激發(fā)射損耗(STED)顯微鏡和深層組織超分辨率成像。相關成果發(fā)表在《自然·納米技術》上。
光學顯微技術在生物領域中是一個重要工具,借助這一技術,研究人員能夠在活體細胞和組織中獲得各種生物尺度信息。然而,衍射極限限制了傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)的分辨率,無法對細胞內納米尺度(1納米等于十億分之一米)的結構進行光學成像。
STED顯微鏡是獲得2014年諾貝爾化學獎的超分辨熒光顯微技術,這種技術能夠對尺寸為納米的結構進行光學成像,從而進行亞細胞的研究。近年來,STED顯微鏡技術取得了巨大進步,但在成像過程中仍會對生物標本深層組織造成光損傷。在STED顯微鏡中,有機熒光團經常被用作生物樣品納米探針。然而,它們需要強脈沖照明,這會引起光毒性、光漂白和自發(fā)熒光。此外,有機熒光團通常在可見光區(qū)工作,會出現(xiàn)光衰減,從而限制了STED顯微鏡在深層組織研究的應用。
而新型探針有望克服這些限制。論文共同第一作者、上海理工大學教授張啟明表示:“摻雜釹發(fā)射體的納米探針,在近紅外激光照射下發(fā)出下轉換發(fā)光。當用第二束不同波長的近紅外激光照射納米探針時,下轉換發(fā)光幾乎完全耗盡,所需的光束強度比有機熒光團低100倍。”這項技術可以在光毒性、光漂白和自發(fā)熒光最小的情況下進行深層組織超分辨率光學成像。新納米探針實現(xiàn)STED顯微成像的關鍵是摻雜釹發(fā)射體,這種發(fā)射體具有準四能級的能量配置,其較低的激發(fā)能級在亞穩(wěn)態(tài),可以在低功率激發(fā)下維持粒子數(shù)反轉。