“这些要领设立了超判别率光学显微镜的成像速度和非侵入特性的新尺度，它们使得超判别率活体细胞成像成为现实。”Betzig博士说道。在传统的 SIM显微镜中，物镜下的物体被非匀称的布局光(雷同于条纹码)所照明。在尝试中，几束差异的布局光用来照明物体，它们和物体在差异角度混频所发生的摩尔 条纹被相机依次收罗。然后计较机提取摩尔条纹编码的信息并将其解码生成三维的高判别率图像。最终重建的SIM图像具有高于传统显微镜图像2倍的空间判别 率。

　　通过高数值孔径的要领，Betzig博士的团队视察了多个骨架卵白质在形成粘着斑(链接细胞表里的物理链)进程中的举动和彼此浸染。他们也追踪了 clathrin修饰的内吞体的生长和内吞进程(内吞体将细胞外的分子转移到细胞内)。他们的定量阐明答复了几个不能被以往的成像技能所办理的问题，例 如，内吞体的漫衍，以及内吞体尺寸和寿命之间的干系。最后，涂料印花增稠剂，通过团结高数值孔径要领和布局光激活非线性SIM，Betzig博士和他的同事可以在超高判别 率条件同时追踪两种卵白质的勾当。

　　Betzig博士的团队在进一步提高他们的SIM技能。他们也火急地渴望和生物学家一起摸索潜在的应用并进一步改造这一技能的可用性。

　　Betzig博士在2011年MatsGustafsson博士归天后不久开始与SIM相关的研究。Gustafsson博士是SIM技能的先驱之 一，生前也是Janelia的研究员。Betzig博士当时已经深信SIM有潜力为理会细胞内部的事情机理提供重要的看法，假如SIM的空间判别率可以被 提高，它对付生物研究的可用性将被大大加强。

　　Betzig博士和其他两位科学家因为成长超判别率荧光显微镜而被授予2014年诺贝尔化学奖。他说道，SIM显微镜技能之所以没有获得像其它要领那 样多的存眷，是因为其它技能可以或许提供比两倍更高的判别率改造结果。可是，他强调SIM拥有两大其它的超判别率要领所没有的优势。这些其它要领包罗了两种去 年得到诺贝尔奖表扬的技能：他和同事HaraldHess博士于2006年开拓的光激活定位显微镜 (photoactivatedlocalizationmicroscopy，PALM)，和受激辐射耗尽 (stimulatedemissiondepletion，STED)显微镜。可是，这两种技能都需要过多或过强的光来照明样品，以至于荧光卵白很快被 漂白，细胞样品很快被损害，从而不行能长时间举办成像。然而，SIM在这些方面纷歧样，“我爱上了SIM，因为它的速度很快，并且它所需的照明光强度远远 小于其它要领。”Betzig博士说道。

　　此刻，科学家们可以通过此刻，科学家们可以通过JaneliaJanelia的高级成像中心操作这些新的的高级成像中心操作这些新的SIMSIM技 术，这其中心提供免费利用前沿的显微镜技能的时机。最后，技能，这其中心提供免费利用前沿的显微镜技能的时机。最后，BetzigBetzig博士说道， 使得博士说道，使得SIMSIM成为可以或许被其他尝试室得到并可以或许包袱的技能应该是较量直接的事。“大部份的‘把戏’在于软件而不是硬件。”成为可以或许被其他 尝试室得到并可以或许包袱的技能应该是较量直接的事。“大部份的‘把戏’在于软件而不是硬件。”

　　布局光激活非线性SIM可在1/3秒内收罗25幅原始图像，并从中重建出一幅高判别率图像。它的图像收罗很高效，只需用较低的照明光强，而且收集每一 个亮态荧光卵白分子所携带的信息。从而有效地掩护了荧光分子，使得显微镜可以或许举办更长时间的成像，让科学家们可以视察到更多的动态勾当。

　　Betzig博士的团队操作布局光激活非线性SIM得到了在细胞举动和改变形状的进程中骨架卵白的溃散和自身再组装进程，以及在细胞膜外貌的叫做caveolae的微小内吞体动态进程的影像。

　　饱和耗尽非线性SIM操作光可重复开关的荧光卵白和其在开关进程中的饱和耗尽效应来提高判别率。它发生图像的进程是，首先把所有的荧光卵白分子激活到 可发光的状态(亮态)，然后用一束布局光把大部份的亮态分子反激活到暗态。通过布局光反激活之后，仅有少数处于布局光最弱区域的分子仍然保持在亮态。这些 光调控进程提供了物体的高空间频率信息，从而让图像越发清晰。这一进程需要反复25或更多次才气发生最终的高判别率图像。Betzig博士说道，这一道理 很是雷同于STED或另一种与其相关的叫做RESOLFT的超判别率技能的道理。

　　“我们可以或许做到快速地超高判别率成像。”Betzig博士说道。这很重要，他增补道，因为对付动态进程，纯真提高空间判别率而没有相应地提高成像速度 是没有意义的。“假如细胞内部有的布局以1微米每秒的速度举动，而且我有1微米的判别率，那么我需要在一秒内收罗图像。但假如我有1/10微米的判别率， 那么我就必须在1/10秒内收罗图像，否则图像将变得恍惚。”Betzig博士表明道。

　　新技能所拍摄的视频活跃地揭示了细胞内卵白质的举动和彼此浸染。它们辅佐生物学家领略细胞是奈何改变它们之间的依存布局，以及重整细胞膜布局使得细胞 外的分子可以被接收到细胞内。来自Janelia研究园的研究员EricBetzig博士，李栋博士后*和他们的同事们基于原有的SIM显微镜道理新成长 了两种新的超判别率成像技能。超判别率光学显微成像技能可以或许超过理论的判别率极限，在极高的判别率下揭示细胞内的风雅布局。可是，到今朝为止，超判别率显 微镜技能却依然不能举办有效的活体细胞成像。

　　在生前，Gustafsson博士和博士生HesperRego成长了一种操作饱和耗尽(saturateddepletion)的非线性SIM技 术，但这种技能在改造判别率的同时需要利用许多的光照而且散失了SIM成像速度快的优势。Betzig博士想到了一种可以制止这些缺陷的要领。

　　办理要领其实很简朴，Betzig博士说道：“没有须要激活所有的分子。”在Betzig研究小组新成长的布局光激活非线性SIM的技能中，一开始用 布局光只激活样品里的一部门荧光卵白分子。“这一布局光激活进程已经给你一些高判别率的信息了。”Betzig博士表明道。别的一束布局光用于反激活分 子，特另外信息可以在反激活的进程中同时被读出。两个布局光叠加的效应给与最终图像62纳米的判别率，这一功效好于原始的SIM，而且把由光波长抉择的传 统判别率极限改造了三倍。

　　在Science论文里，Betzig博士的团队也操作了已做生意业化的高数值孔径物镜将传统SIM的空间判别率提高到84纳米。高数值孔径限制了被光 照明的样品范畴，从而低落了光对细胞以及荧光卵白分子的损伤。这一要领可以同时对多个颜色通道举办成像，使得科学家们可以同时跟踪几种差异卵白质的勾当。

【盖德化工网 逐日热点】来自美国霍华德休斯医学研究所，Janelia研究园的科学家们，借助其成长的新光学超判别率成像技能，在前所未有的高判别率条件下研究了活体细胞 内的动态生物进程。他们的新要领显著的提高了布局光照明明微镜(structuredilluminationmicroscopy，SIM)的判别率， 一种最适合活体超判别成像的技能。

　　这一技能并不适合于活体成像，因为激活和反激活荧光卵白需要很长的时间。别的，重复的光照明会对细胞和荧光卵白自己造成损伤。Betzig博士说道， “这一技能的问题在于你首先用光激活了所有的荧光卵白分子，然后你顿时又用另一束光反激活了大部份分子。这些被反激活的分子对最终的图像没有任何孝敬，但 却被你用光“油炸”了两次。你让分子遭受了很大“压力”，而且花了许多你并没有的时间，因为这段时间内细胞在举动。”