新型显微镜揭示最微小的细胞过程

细胞内部到底是什么样子的？过去，标准显微镜在回答这一问题时受到限制。现在，哥廷根大学和牛津大学的研究人员与哥廷根大学医学中心（UMG）合作，成功研制出一种分辨率超过 5 纳米（50 亿分之一米）的显微镜。这大致相当于一根头发分成 10000 股的宽度。他们的新方法发表在《自然-光子学》上。

新开发的荧光显微镜中的高灵敏探测器。它由 23 个独立的探测器组成，使分辨率提高了一倍。资料来源：哥廷根大学 Alexey Chizhik

细胞中的许多结构都非常小，标准显微镜只能获得零碎的图像。它们的分辨率仅从 200 纳米左右开始。然而，以人类细胞为例，它们含有一种由细管组成的支架，宽度仅为 7 纳米左右。突触裂隙，即两个神经细胞之间或一个神经细胞和一个肌肉细胞之间的距离，只有 10 到 50 纳米，对于传统显微镜来说太小了。

哥廷根大学的研究人员协助开发的新型显微镜可以提供更丰富的信息。这种显微镜的分辨率超过 5 纳米，能够捕捉到最微小的细胞结构。我们很难想象如此微小的东西，但如果把一纳米与一米相比，就相当于把榛子的直径与地球的直径相比。

这种显微镜被称为荧光显微镜。它们的功能依赖于"单分子定位显微镜"，在这种显微镜中，样品中的单个荧光分子被打开或关闭，然后它们的单个位置被非常精确地确定下来。然后就可以根据这些分子的位置对样品的整个结构进行建模。

目前的工艺可实现约 10 到 20 纳米的分辨率。现在，哥廷根大学物理系约尔格-恩德莱恩教授的研究小组在高灵敏度探测器和特殊数据分析的帮助下，又将分辨率提高了一倍。这意味着，即使是两个神经细胞之间连接区域蛋白质组织的最微小细节，也能被非常精确地揭示出来。

"这项新开发的技术是高分辨率显微镜领域的一个里程碑。它不仅能提供个位数纳米范围的分辨率，而且与其他方法相比，成本效益特别高，使用也很方便，"Enderlein 解释说。科学家们在发表研究成果的过程中，还开发了一个用于数据处理的开源软件包。这意味着未来将有更多的专家可以使用这种显微镜。

编译自/scitechdaily