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(shí)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(shí)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)。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(gè)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(shí)驗(yàn)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。

圖2.STED激發(fā)原理示意圖

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