单分子远场三维纳米成像技术

提高光学影像的分辨率一直是单分子分析和生物医学成像领域的研究目标之一。远场纳米成像技术是一类能够突破衍射极限的远场光学成像方法。与近场扫描光学显微镜相比，远场方法避免了实体探针对样品的干扰，可实现无损检测及活细胞检测。单分子远场纳米成像技术是在单分子层面上突破衍射极限的远场光学成像方法，是分子水平上的结构与功能成像，可以说是真正意义上的分子影像。这一成像技术有助于揭示系综方法掩盖下的结构细节和功能细节；有助于研究发生在10-200nm尺度内的分子间相互作用。本项目拟在课题组已有的工作基础上，构建一个突破衍射极限的"双色"单分子远场三维纳米荧光成像方法。以发射波长不同且已知间距的量子点对和荧光纳米球为对象，利用荧光一级光谱在空间上的分离和隐失场激发深度的扫描，分别实现二维平面内和第三维上小于衍射极限距离的测量，并以典型的分子间相互作用体系为模型验证方法的可靠性，为在复杂体系的应用打下基础。

远场光学成像的分辨率受衍射极限限制，在可见光范围内难以测量小于200nm的距离。构建三种不同长度的DNA标尺（16nm，21nm，26nm），用量子点在DNA两端标记。利用量子点闪烁的不同步性和我们已经建立的单分子光谱成像法，对标尺两端的量子点分时成像，通过视场内参考点的校正获得DNA标尺双色量子点间的距离。测量结果与理论标尺长度十分吻合，测量精度在6nm左右。这一方法既可以应用到多色量子点间的超分辨成像，也可以用于同色量子点的超分辨成像。在此之前没有关于单分子水平上的多色量子点超分辨测量的报道。