基于单分子定位的超分辨荧光寿命成像研究

基于荧光寿命成像(FLIM)的荧光共振能量转移技术是研究蛋白质分子之间相互作用的重要工具，但荧光寿命成像技术的空间分辨率受衍射极限的限制，无法精确测量蛋白质分子的荧光寿命，也不能在分子尺度获取蛋白质分子之间相互作用的信息。本项目在已有荧光寿命成像和超分辨成像研究工作的基础上，提出并发展一种可以突破光学衍射极限限制的荧光寿命成像新技术。在开关分子激活特性研究的基础上，利用全场照明的方法，对样品中的开光分子进行稀疏激活；利用脉冲光对样品进行扫描激发成像。将单分子定位与时间相关单光子计数(TCSPC)探测相结合，利用随机光学重建显微技术获取各个荧光分子的纳米定位信息，采用TCSPC-FLIM，获取各个激活分子荧光发射的衰减特性。将纳米定位信息与TCSPC-FLIM结合，实现超分辨荧光寿命成像。利用超分辨荧光寿命成像技术，有望在活细胞研究中发现新现象和揭示新机制，将有力推动我国在生命科学领域的发展

随着生命科学和生物医学研究的发展，对荧光显微成像技术也提出了越来越高的要求，激光技术、荧光探针标记技术、新型荧光探测技术和成像手段的不断完善，极大地促进了荧光显微成像技术的发展，成为推动生命科学研究的重要动力。本项目在已有荧光寿命成像以及超分辨成像研究工作的基础上，提出并发展了一种可以突破光学衍射极限限制的荧光寿命成像新技术。在开关分子激活特性研究的基础上，利用全场照明的方法，对样品中的开光分子进行稀疏激活；利用脉冲光对样品进行扫描激发成像。将单分子定位与时间相关单光子计数探测相结合，利用随机光学重建显微（STORM）技术获取样品的超分辨图像，得到各个荧光分子的纳米定位信息。采用TCSPC-FLIM，获取各个激活分子的荧光发射的衰减特性。将纳米定位和TCSPC-FLIM 结合，实现超分辨荧光寿命成像，并开展了生物医学应用研究，均取得了很好的结果，研究成果发表在高水平专业杂志上。