单分子跟踪及三维纳米成像实现介绍

在过去的几年里，人们已经设计了几种方法来使用光学显微镜（STED，PALM，STORM）获得具有纳米分辨率的细胞特征图像。这些方法虽然功能强大，但在检测图像中稀疏的纳米结构时却相当缺乏效率。同时，它们也不足以探测纳米级三维结构中亚秒级的化学反应动力学，这些结构是不断移动和改变形状的，激光束不会像光栅图像那样按照预定模式扫描样品。相反，激光扫描成像基于反馈算法，在扫描期间，根据要成像的物体的形状，连续地调整和确定激光束跟随的路径。该算法将激光光斑移动到离物体表面一定距离的位置，由于激光光斑的位置和离物体表面的距离是已知的参数，所以利用这些参数来重建物体的形状。三维细胞结构可以在几秒钟内分辨率达到20-40纳米，精度为2纳米。 采集和处理软件仪器控制和分析软件由SimFCS软件（Globals Unlimited）提供。一旦获得共焦图像并选择了轨道位置，用户就可以选择初始轨道坐标（半径）和每个轨道的振荡次数。沿轨道的数据是在8-32次振荡时获得的；在128个点处使用线性插值来重建轨道的几何形状。在z位置的不同值处重复该操作。最后利用轨道不同z面上的图像叠加，实现了目标的三维网格重建。通过在网格上覆盖一个由特定数量（如每个点的荧光强度）给出的“纹理”（texture）来实现鳍部接触。