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oe1(光电查) - 科学论文

30 条数据
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  • 集体等离子体共振增强发射的超分辨率成像

    摘要： 等离子体粒子阵列因其集体行为而具有卓越的光学特性，能够产生线宽极窄的共振峰，并在周围介质中激发出远距离增强的电场。这类共振可用于强光-物质耦合、传感、激光发射、光捕获、非线性纳米光子学及固态照明等领域。然而，由于等离子体粒子阵列的晶格常数与其共振波长相当，采用衍射极限方法无法解析点偶极子与等离子体粒子阵列间的相互作用。本研究利用随机超分辨显微技术，以约20纳米的面内分辨率绘制了单个荧光分子与等离子体粒子阵列耦合时的增强发射图谱。我们发现扩展晶格共振对发射体的自发衰减率影响甚微，但可有效增强发射光的耦合输出效率与方向性。该成果可为未来基于等离子体粒子阵列的光学器件设计提供理论指导。

    关键词： 光与物质相互作用、纳米光子学、单分子定位、集体共振、等离子体激元学、超分辨率显微镜

    更新于2025-11-25 10:30:42

  • 通过高性能计算集群的并行处理加速单分子定位显微镜技术

    摘要： 超分辨率显微镜技术彻底改变了研究衍射极限以下生物结构的能力。单分子定位显微镜（SMLM）技术因其实施相对简单且成本较低（例如与激光扫描显微镜技术相比）而被广泛使用。然而，尽管数据分析可以使用开源或其他软件工具轻松完成，但庞大的SMLM数据量及所用算法的复杂性往往导致图像数据处理时间过长，从而阻碍实验的迭代优化。人们对高通量SMLM的兴趣日益增长，但其进一步发展和应用却受到数据处理挑战的制约。我们在此提出一种广泛适用的方法，通过在高性能计算（HPC）集群上并行化实现ThunderSTORM来加速SMLM数据处理，并量化了四节点集群（每个节点24个核心和128GB RAM）与高规格（28个核心、128GB RAM、支持SSD）台式工作站相比的速度优势。通过访问更多HPC资源，这种数据处理速度可以轻松扩展。我们的方法不仅适用于ThunderSTORM，还可适配广泛的SMLM软件。

    关键词： 超分辨率显微镜、高性能计算、自动化图像分析

    更新于2025-11-21 11:24:58

  • 超分辨率显微镜显示，M2e特异性单克隆抗体对甲型流感病毒在宿主细胞表面形成丝状体具有显著影响。

    摘要： 甲型流感病毒颗粒具有高度多形性，可呈现球形或丝状形态。甲型流感病毒株A/Udorn/72（H3N2）在感染细胞表面会产生大量长丝状结构，其中基质蛋白1（M1）和2（M2）在病毒丝状体形成中起关键作用。先前研究表明，抗M2胞外域（M2e）抗体能抑制A/Udorn/72病毒的丝状体形成。但由于这些结构尺寸微小且结构复杂，相关研究受到限制。本研究发现，M2e特异性IgG1和IgG2a小鼠单克隆抗体可降低甲型流感病毒A/Udorn/72在体外的空斑生长能力和感染性。通过结合超分辨率显微镜的免疫染色技术（该技术可观测衍射极限以外的结构），我们观察到M2定位于从感染细胞膜延伸出的病毒丝状体基部。用M2e特异性IgG2a和IgG1单克隆抗体处理A/Udorn/72感染细胞可抑制丝状体形成，并导致已存在的丝状体断裂。我们得出结论：M2e特异性IgG抗体能减少体外丝状甲型流感病毒的复制，且M2e特异性抗体对A/Udorn/72病毒复制的体外抑制作用与感染细胞表面丝状体形成的抑制相关。

    关键词： 甲型流感病毒、病毒复制、超分辨率显微镜、丝状体形成、M2e特异性单克隆抗体

    更新于2025-11-21 11:08:12

  • 微球辅助显微镜中的照明条件

    摘要： 白光微球辅助显微镜是一种具有前景的全场无标记成像技术，可实现亚衍射横向分辨率。然而该技术的性能不仅取决于几何参数，还与光学系统的照明条件相关。本研究通过在空气中进行实验测量和计算机模拟，探究了科勒照明系统中两个光阑孔径以及光源光谱宽度对微球焦深和成像对比度优化的影响。此外，通过测量不同照明配置下的光学传递函数，证实了超分辨现象并展示了累积光学像差。

    关键词： 超分辨率显微镜、照明、微球、光学传递函数、成像深度

    更新于2025-10-24 16:39:32

  • 膜辅助的DNA折纸术停走扩散与晶格组装的单粒子追踪与超分辨率成像

    摘要： DNA纳米结构因其纳米级精确的形状可配置性和多样的生化功能性，为模拟功能性生物膜组分提供了可能。我们在此展示，DNA纳米结构的扩散行为及其组装成更高阶的膜结合晶格可以以"走走停停"的方式被控制，且该过程可通过超分辨率成像进行监测。通过改变周围缓冲液中单价和二价阳离子的浓度，这些DNA结构可在玻璃支撑的脂质双分子层上实现瞬时固定。利用DNA-PAINT超分辨率显微镜，我们证实了不同形状的DNA折纸结构的固定效果。相比之下，在云母支撑的脂质双分子层上则观察到残余运动。当提高NaCl浓度并耗尽MgCl2时，大部分DNA结构会在两种基底上重新开始自由扩散。在加入一组能使三个Y形单体组装成三足形状（三脚架）的寡核苷酸后，这些三脚架结构可被固定并进行超分辨率观测。通过更换缓冲液并添加另一组寡核苷酸，可触发三脚架结构扩散并组装成六边形二维晶格。这种"走走停停"的成像技术为控制和观察DNA纳米结构在脂质膜上的扩散行为提供了方法，未来或可用于调控膜相关货物运输。

    关键词： 单粒子追踪、DNA折纸术、扩散、超分辨率显微镜、脂质膜、DNA纳米技术

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • DNA纳米结构与动态过程的光学成像研究综述

    摘要： 本文综述了用于表征自组装DNA纳米系统的光学成像方法最新进展，重点介绍了超分辨荧光显微镜技术。目前已开发出多种先进策略，以获取复杂DNA纳米几何结构的精确详细图像，并对动态过程中的分子运动进行精准追踪。我们展示了包括定位显微镜和光谱成像在内的最先进仪器与成像策略，探讨了它们在生物学研究和生物医学应用中的使用情况，同时阐述了当前挑战与未来展望。总体而言，本综述为DNA纳米技术领域提供了光学显微镜实践指南。

    关键词： 超分辨率显微镜、荧光显微镜、光学成像、DNA纳米结构、DNA纳米技术

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 一种可用于聚合物自组装与动态超分辨成像的可聚合光开关荧光团

    摘要： 单分子超分辨率显微镜已成为生命科学中原位观察纳米结构的标准成像工具，但该技术在聚合物科学中的应用探索较少。关键瓶颈在于缺乏可直接连接至聚合物链的荧光团及简便的共价偶联策略。本研究报道了一种基于二芳基乙烯的功能性光开关荧光团，其可通过共聚反应直接引入聚合物主链，从而显著简化标记流程——无需后续偶联反应或纯化步骤。将该荧光团选择性标记于特定聚合物后，我们实现了对不同纳米结构和化学组成的系列模型聚合物共混体系的超分辨率成像。由于每个荧光团平均可在亮态与暗态间多次切换，通过获取多组延时图像可观测溶剂蒸汽退火过程中聚合物共混物动态纳米结构的演化过程。这种通用化、简化的标记策略以及在天然条件下实现聚合物组装成像的能力，或将推动超分辨率显微镜在聚合物研究领域的广泛应用。

    关键词： 二芳基乙烯、聚合物动力学、超分辨率显微镜、光开关荧光团、聚合物自组装

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 心脏显微镜检查 || "时间超分辨率"光学切片显微镜技术

    摘要： 近年来，多种超分辨率显微技术相继问世。这里的"超分辨率"是指将光学分辨率突破恩斯特·阿贝提出的衍射极限——这一极限曾被长期视为不可逾越的屏障。本书"心肌细胞定量超分辨率显微镜技术"章节详细介绍了该方法在心脏相关研究领域的应用进展。与空间超分辨率技术同步发展的，是过去二十年间高速高分辨率成像技术的蓬勃兴起：从最初实现视频速率（每秒30帧，亦称"实时"成像），到如今帧率已提升至千赫兹量级。许多生理过程（尤其是神经元、心肌细胞[1]等可兴奋细胞，或血流中的红细胞、白细胞[2]等细胞）需要更高时间分辨率才能阐明兴奋-收缩耦联(ECC)等过程的动力学机制。此类超高速记录仍需保持衍射极限的空间分辨率，以实现功能与亚细胞结构的精准关联[3]。本章重点综述光学切片显微技术及其在细胞心脏病学中的应用，所讨论方法均能对细胞任意区域进行观测——因此排除了全内反射荧光(TIRF)显微镜[4]、扫描近场光学显微镜(SNOM)[5]等本质上仅适用于表面研究的成像方式，同时未纳入需要多幅图像计算切片的技术（如去卷积显微镜[6]、结构光照明显微镜[7]，例如德国耶拿蔡司公司的Apotome.2系统）。

    关键词： 超分辨率显微镜、兴奋-收缩耦联、高速成像、心肌细胞、光学切片

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于活细胞超分辨率显微镜的小分子荧光探针

    摘要： 超分辨率荧光显微镜是纳米尺度下观测生物分子与细胞结构的强大工具。将这些技术应用于活细胞研究，开创了以前所未有的时空分辨率解析动态过程的先河。近年来涌现出多种超分辨率显微镜的物理实现方案，而适用于活细胞成像的瓶颈在于获取能特异性标记生物分子的荧光探针。本文从视角探讨小分子荧光探针在活细胞超分辨率显微技术中的作用，以及制备这类探针需克服的挑战。我们综述了标记策略的最新发展趋势，同时阐述探针所需的化学与光谱学特性，最后列举若干小分子荧光探针在活细胞超分辨率显微镜中的典型应用实例。

    关键词： 生物正交化学、超分辨率显微镜、活细胞成像、荧光探针、蛋白质标记

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于石墨烯的空间可控电穿孔技术用于贴壁细胞的活细胞超分辨率显微镜观察

    摘要： 将外源分子导入活细胞对生物学研究和治疗应用都至关重要。特别是在新兴的活哺乳动物细胞超分辨率显微成像领域，如何将定制化（通常为细胞不可穿透的）荧光探针递送至活细胞以实现靶标标记仍是一项挑战。本研究利用石墨烯卓越的机械、电学和光学特性，报道了一种简便方法：既能实现荧光探针在贴壁哺乳动物细胞中的高通量递送，又可在同一器件上进行原位超分辨率显微成像。该方法对游离染料、染料标记亲和探针、短肽及完整抗体均实现了约90%的递送效率，从而获得高质量超分辨率显微图像。此外，我们展示了良好的时空控制能力——结合石墨烯易于图案化的特性，可在同一基底上对不同位置的细胞实现两种不同探针的空间选择性递送。

    关键词： 电穿孔、石墨烯、细胞内递送、活细胞标记、超分辨率显微镜

    更新于2025-09-23 15:19:57