現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中為了更好地理解人體生命的作用過程和疾病的產(chǎn)生機(jī)理，需要觀察細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器、病毒、寄生蟲等在三維細(xì)胞空間的精確定位和分布．另一方面，后基因組時代蛋白質(zhì)科學(xué)的研究也要求闡明：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、定位與功能的關(guān)系以及蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)之間發(fā)生相互作用的時空順序；生物大分子，主要是結(jié)構(gòu)蛋白與 RNA 及其復(fù)合物，如何組成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系；重要的活性因子如何調(diào)節(jié)細(xì)胞的主要生命活動，如細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡與細(xì)胞信號傳遞等．反映這些體系性質(zhì)的特征尺度都在納米量級，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)的光學(xué)顯微鏡(激光掃描共聚焦顯微鏡等)的分辨極限(xy 向分辨率：200 nm，z 向分辨率：500 nm)[1].應(yīng)用傳統(tǒng)的電子顯微鏡(EM)可以達(dá)到納米量級的分辨率，能夠觀察到細(xì)胞內(nèi)部囊泡、線粒體等細(xì)胞器的定位，但是由于缺乏特異性的探針標(biāo)記，不適合定位單個蛋白質(zhì)分子，也不適合觀察活細(xì)胞和細(xì)胞膜的動態(tài)變化過程．因此，生物學(xué)家迫切希望有一種實驗顯微方法，它既具有亞微米甚至納米尺度的光學(xué)分辨本領(lǐng)，又可以連續(xù)監(jiān)測生物大分子和細(xì)胞器微小結(jié)構(gòu)的演化，而并不影響生物體系的生物活性。

近年來，隨著新型熒光分子探針的出現(xiàn)和成像方法的改進(jìn)，光學(xué)成像的分辨率得到極大的改進(jìn)，達(dá)到可以與電子顯微鏡相媲美的精度，并可以在活細(xì)胞上看到納米尺度的蛋白質(zhì)[2～5]． 這些技術(shù)上的進(jìn)步勢必極大地推動生命科學(xué)的發(fā)展，為了增強(qiáng)生物學(xué)家對于超分辨率熒光顯微成像(super-resolutionfluorescent microscopy)機(jī)理的理解，以下我們將介紹傳統(tǒng)的熒光顯微成像的極限，突破此極限超分辨率成像的原理以及目前國際上的最新進(jìn)展。

1.熒光顯微成像的極限

根據(jù)瑞利 /阿貝準(zhǔn)則，光學(xué)顯微鏡的分辨率定義為用顯微鏡可以分辨出來的兩個同等亮度的點光源之間的最小距離，而此分辨率的極限是由光的衍射特性所決定的．無論是寬場顯微鏡還是共聚焦顯微鏡，單個點光源經(jīng)過透鏡組和物鏡匯聚后都會在焦平面上產(chǎn)生一個模糊的光斑(airy disc)，光斑的

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