- 必威体育下载

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

摘要

激光点扫描荧光显微镜凭借高分辨率、高灵敏度、高特异性、可光学层切三维成像和动态成像等优势, 已成为生命科学研究中广泛应用的重要工具. 随着研究者对生命科学研究的逐渐深入, 由于受光学衍射极限影响和逐点扫描探测的限制, 传统点扫描共聚焦显微镜的时空分辨率已无法完全满足相关研究需求, 在实际应用中面临诸多挑战. 近二十年来, 超分辨荧光显微成像技术取得了重要进展, 研究人员发展了多种高空间分辨率、高时间分辨率的点扫描荧光显微成像技术, 对于生物成像等具有重要意义. 然而, 有关该领域最新进展的综述论文较少, 系统地讨论、总结基于点扫描的高时空分辨荧光显微成像技术的研究进展, 对于其未来研究发展极为重要. 本文主要从时间分辨率与空间分辨率两个维度分别介绍了各类点扫描荧光显微成像技术的基本原理及相关进展, 并介绍了高时空分辨显微成像技术及应用, 最后讨论展望了高时空分辨点扫描荧光显微镜的未来发展趋势和挑战.

关键词:

Abstract

Laser point-scanning fluorescence microscopy serves as an indispensable tool in the life science research, owing to its merits of excellent resolution, high sensitivity, remarkable specificity, three-dimensional optical-sectioning capability, and dynamic imaging. However, conventional laser point-scanning fluorescence microscopy confronts a series of challenges in the rapidly evolving field of life sciences, because of the limitations imposed by optical diffraction and point scanning detection. Over the past two decades, substantial advancements have been made in super-resolution fluorescence microscopic imaging techniques. Researchers have developed various high spatial and temporal resolution point-scanning microtechniques, which hold great significance for biological optical imaging and other relevant applications. Regrettably, there are still few review articles covering the recent progress of this field. It is essential to provide a comprehensive review of laser point-scanning fluorescence microscopic techniques for their future developments and trends. In this article, the basic principles and recent advances in different point-scanning fluorescence microscopy imaging techniques are introduced from the perspectives of temporal resolution and spatial resolution, and the progress and applications of high spatio-temporal resolution microscopic imaging techniques based on point-scanning mode are summarized. Finally, the development trends and challenges of high spatio-temporal resolution point scanning fluorescence microscopic imaging technique are discussed.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:王保举,baoju.wang@m.scnu.edu.cn; 詹求强,zhanqiuqiang@m.scnu.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 62335008, 62122028, 11974123, 62105106)、广东省基础与应用基础研究基金(批准号: 2023B1515040018, 2022A1515011395)、广州市基础与应用基础研究基金(批准号: 202201010376)和中国博士后科学基金(批准号: 2021M691089, 2023T160237)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Wang Bao-Ju,baoju.wang@m.scnu.edu.cn; Zhan Qiu-Qiang,zhanqiuqiang@m.scnu.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 62335008, 62122028, 11974123, 62105106), the Basic and Applied Basic Research Foundation of Guangdong Province, China (Grant Nos. 2023B1515040018, 2022A1515011395), the Basic and Applied Basic Research Foundation of Guangzhou, China (Grant No. 202201010376), and the China Postdoctoral Science Foundation (Grant Nos. 2021M691089, 2023T160237).

文章全文: translate this paragraph

参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
[47]
[48]
[49]
[50]
[51]
[52]
[53]
[54]
[55]
[56]
[57]
[58]
[59]
[60]
[61]
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]
[67]
[68]
[69]
[70]
[71]
[72]
[73]
[74]
[75]
[76]
[77]
[78]
[79]
[80]
[81]
[82]
[83]
[84]
[85]
[86]
[87]
[88]
[89]

施引文献

下载: 全尺寸图片幻灯片

技术	横向分辨率/nm	轴向分辨率/nm	二维时间分辨率	激光类型	激光强度/ (W·cm^–2)	激光波段	荧光漂白程度	重构算法
SMLM^[3,4,7,8]	10—30	40—70	1—10 min (20 μm×20 μm)	CW	~1000	可见光	☆☆☆	需要
SIM^[10,11]	90—110	~300	1—10 ms (40 μm×40 μm)	CW	1—100	可见光	☆☆	需要
STED^[6,12,13]	20—50	40—150	1—20 s (50 μm×50 μm)	fs/ps	10⁹—10¹⁰	可见光	☆☆☆☆☆	无需

下载: 导出CSV

技术	横向分辨率 /nm	轴向分辨率 /nm	二维时间分辨率	激光类型	激光强度	荧光漂白程度	激光波段	组织成像深度	重构算法
Confocal^[19]	200	500	0.2—2.0 s (50 μm×50 μm)	CW	40 μW—1 mW	☆☆☆	可见光	中等	无需
Airyscan^[20]	120—140	400	0.2—1.0 s (50 μm×50 μm)	CW	4—20 μW	☆☆	可见光	低	需要
MSIM^[22]	145	400	1 s (45.6 μm×45.6 μm)	CW fs/ps	1—25 μW 1.1 W	☆☆	可见光/ 近红外	低	需要
STED^[6,12,13]	20—50	40—150	13 s (50 μm×50 μm)	fs/ps	1—10 GW/cm²	☆☆☆☆☆	可见光	中等	无需
UCNPs-STED (SMED^[60])	17	～45	10—50 s (50 μm×50 μm)	CW	18 kW/cm²	零漂白	近红外	大	无需
RESOFLT^[50,52]	～40	～120	100 s (10 μm×10 μm)	fs/ps	1 kW/cm²	☆☆	可见光	中等	无需
pRESOFLT^[71,81]	～80	～80	0.4 s (10 μm×10 μm)	fs/ps	1 kW/cm²	☆☆	可见光	很低	需要
isoSTED^[70,73]	～40	～40	0.5—5.0 s (50 μm×50 μm)	fs/ps	50—100 mW	☆☆☆☆☆	可见光	中等	无需
MINFLUX^[53,54]	1—3	1—3	1—2 min (20 μm×20 μm)	CW	10—50 kW/cm²	☆	可见光	很低	需要
MINSTED^[55]	0.23	—	68 min (1.37 μm×1.37 μm)	fs/ps	1.5 μW	☆	可见光	很低	需要

下载: 导出CSV

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
[47]
[48]
[49]
[50]
[51]
[52]
[53]
[54]
[55]
[56]
[57]
[58]
[59]
[60]
[61]
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]
[67]
[68]
[69]
[70]
[71]
[72]
[73]
[74]
[75]
[76]
[77]
[78]
[79]
[80]
[81]
[82]
[83]
[84]
[85]
[86]
[87]
[88]
[89]

[1]	韦芊屹, 倪洁蕾, 李灵, 张聿全, 袁小聪, 闵长俊.超高时空分辨显微成像技术研究进展. 必威体育下载 , 2023, 72(17): 178701.doi:10.7498/aps.72.20230733
[2]	向鹏程, 蔡聪波, 王杰超, 蔡淑惠, 陈忠.基于深度神经网络的时空编码磁共振成像超分辨率重建方法. 必威体育下载 , 2022, 71(5): 058702.doi:10.7498/aps.71.20211754
[3]	隋怡晖, 郭星奕, 郁钧瑾, Alexander A. Solovev, 他得安, 许凯亮.生成对抗网络加速超分辨率超声定位显微成像方法研究. 必威体育下载 , 2022, 71(22): 224301.doi:10.7498/aps.71.20220954
[4]	葛阳阳, 于斌.平场复用多焦点结构光照明超分辨显微成像研究. 必威体育下载 , 2021, (): .doi:10.7498/aps.70.20211712
[5]	柳雪玲, 田进寿, 田丽萍, 陈萍, 张敏睿, 薛彦华, 李亚晖, 方玉熳, 徐向晏, 刘百玉, 缑永胜.一种高偏转灵敏度同步扫描条纹管. 必威体育下载 , 2021, 70(21): 218502.doi:10.7498/aps.70.20210814
[6]	喻欢欢, 张晨爽, 林丹樱, 于斌, 屈军乐.基于高速相位型空间光调制器的双光子多焦点结构光显微技术. 必威体育下载 , 2021, 70(9): 098701.doi:10.7498/aps.70.20201797
[7]	吕浩昌, 赵云驰, 杨光, 董博闻, 祁杰, 张静言, 朱照照, 孙阳, 于广华, 姜勇, 魏红祥, 王晶, 陆俊, 王志宏, 蔡建旺, 沈保根, 杨峰, 张申金, 王守国.基于深紫外激光-光发射电子显微技术的高分辨率磁畴成像. 必威体育下载 , 2020, 69(9): 096801.doi:10.7498/aps.69.20200083
[8]	高强, 李小秋, 周志鹏, 孙磊.基于分形谐振器的远场超分辨率扫描成像. 必威体育下载 , 2019, 68(24): 244102.doi:10.7498/aps.68.20190620
[9]	林丹樱, 屈军乐.超分辨成像及超分辨关联显微技术研究进展. 必威体育下载 , 2017, 66(14): 148703.doi:10.7498/aps.66.148703
[10]	胡睿璇, 潘冰洋, 杨玉龙, 张伟华.基于线性成像系统的光学超分辨显微术回顾. 必威体育下载 , 2017, 66(14): 144209.doi:10.7498/aps.66.144209
[11]	赵光远, 郑程, 方月, 匡翠方, 刘旭.基于点扫描的超分辨显微成像进展. 必威体育下载 , 2017, 66(14): 148702.doi:10.7498/aps.66.148702
[12]	刘鸿吉, 刘双龙, 牛憨笨, 陈丹妮, 刘伟.基于环形抽运光的红外超分辨显微成像方法. 必威体育下载 , 2016, 65(23): 233601.doi:10.7498/aps.65.233601
[13]	盛洁, 张国梁, 李玉强, 朱涛, 蒋中英.荧光显微镜研究极端pH值诱导磷脂支撑膜的侧向再组织. 必威体育下载 , 2014, 63(6): 068702.doi:10.7498/aps.63.068702
[14]	文侨, 王凯歌, 邵永红, 屈军乐, 牛憨笨.基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的宽场荧光层析显微镜. 必威体育下载 , 2013, 62(3): 034203.doi:10.7498/aps.62.034203
[15]	卢婧, 李昊, 何毅, 史国华, 张雨东.超分辨率活体人眼视网膜共焦扫描成像系统. 必威体育下载 , 2011, 60(3): 034207.doi:10.7498/aps.60.034207
[16]	王笑, 潘安练, 刘丹, 白永强, 张朝晖, 邹炳锁, 朱星.近场光学显微镜研究CdS0.65Se0.35纳米带空间分辨光致荧光谱. 必威体育下载 , 2007, 56(11): 6352-6357.doi:10.7498/aps.56.6352
[17]	王震遐, 阮美玲, 杨锦晴, 王玟珉, 俞国庆.一些新颖碳纳米结构的高分辨率透射电子显微镜研究. 必威体育下载 , 1999, 48(11): 2092-2097.doi:10.7498/aps.48.2092
[18]	王震遐, 胡均, 王玟珉, 俞国庆, 阮美龄.石墨薄片弯曲度的高分辨率电子显微镜研究. 必威体育下载 , 1998, 47(11): 1853-1857.doi:10.7498/aps.47.1853
[19]	徐惠芳, 罗谷风, 胡梅生, 陈峻.超晶格正长石的高分辨透射电子显微镜研究. 必威体育下载 , 1989, 38(9): 1527-1529.doi:10.7498/aps.38.1527
[20]	张淑仪, 俞超, 苗永智, 唐正言, 高敦堂.扫描光声显微镜. 必威体育下载 , 1982, 31(5): 704-708.doi:10.7498/aps.31.704

计量

文章访问数:3732
PDF下载量:110
被引次数:0

搜索

留言板