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突破传统光学衍射极限:新一代Nanoimager可轻松实现超分辨荧光成像

[导读] 英国Oxford Nanoimaging公司最新推出的超分辨荧光显微镜—Nanoimager,由牛津大学Achillefs Kapanidis教授团队经过8年时间研发而成,是全球第一台大视野单分子FRET显微镜,将以超强的分辨率在单分子示踪、活细胞成像、蛋白互作、3D成像等研究领域发挥重要作用。

近年来,随着活细胞体系单分子荧光成像技术的发展,膜蛋白单分子研究,特别是受体动力学的研究,已成为目前单分子研究领域中最活跃的研究方向之一。近几年发展起来的超分辨成像技术因其能够突破光学衍射极限,而比传统光学显微镜具有更高的分辨率和更高的定位精度。

Nanoimager主要技术特点

1、横向分辨率<20nm;纵向分辨率<50nm

2、稳定性:<1μm/K的漂移;<1nm1Hz to 500Hz)振幅;

3、支持同时双色成像和顺序四色成像;

4、采用1级激光,使用安全。

Nanoimager采用PALM/dSTORM技术和光激活定位显微技术(PALM),利用单分子定位算法并结合光学系统艾里斑的形状,以超高精度(纳米量级)获得荧光分子的中心位置,然后用CCD将其信号进行采集转化最终得到分辨率为20nm的超分辨图像。

Nanoimager主要应用案例

1、单分子FRET 

FRET是一种两个荧光分子间非辐射性的能量转移方式,反映两者的分子间距(一般在2-10nm的间距发生)。Nanoimager是世界第一台用于大视野单分子荧光共振能量转移(smFRET)的商业化仪器,其适用于smFRET的关键功能包括:同时双色成像;单分子散射光强度和总体平均的实时分析;视野中数千个单分子的高通量成像,以及用交替荧光激发 (ALEXsmFRET的功能来定量化学计量与FRET效率。

2、单分子示踪

Nanoimager可以在两个通道同时示踪细胞或者纯化物样品中的单分子(图3),并计算扩散系数。细胞中分子的扩散系数可以被示踪,如酶或蛋白可以通过药物和抗生素的反应来示踪。低扩散率可以表示标记分子与另一分子或结构的相互作用或相结合。

Nanoimager可以直接反映纯化样品中荧光粒子的扩散率和预估大小,具有敏感性(单荧光分子级别)和特异性(双色标记可以显著降低检测杂质的可能性)。 

3、更大视野的成像

Nanoimager的每个成像通道均有50μm x 80μm的大视野,且照明均匀,可以实现单分子或细胞的高通量成像并快速收集数据。图4显示了以10倍于其他技术的速度对突变的大肠杆菌细胞的不同表型进行成像。为了获得不同表型的可靠的结果,需要对大量细胞进行比较。使用具有大视野,能够自动对焦和自动获取数据的Nanoimager可以显著加快整个实验速度和通量。将大视野与超分辨成像结合是Nanoimager的独特优势。   

 
 
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