記者7月12日從上海理工大學獲悉，該?？茖W家與暨南大學、新加坡國立大學的同行們合作，開發(fā)出一種可發(fā)光的鑭系元素納米探針，該探針可用于亞細胞結(jié)構(gòu)的低功率受激發(fā)射損耗(STED)顯微鏡和深層組織超分辨率成像。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。

光學顯微技術(shù)在生物領(lǐng)域中是一個重要工具，借助這一技術(shù)，研究人員能夠在活體細胞和組織中獲得各種生物尺度信息。然而，衍射極限限制了傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)的分辨率，無法對細胞內(nèi)納米尺度(1納米等于十億分之一米)的結(jié)構(gòu)進行光學成像。

STED顯微鏡是獲得2014年諾貝爾化學獎的超分辨熒光顯微技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)Τ叽鐬榧{米的結(jié)構(gòu)進行光學成像，從而進行亞細胞的研究。近年來，STED顯微鏡技術(shù)取得了巨大進步，但在成像過程中仍會對生物標本深層組織造成光損傷。在STED顯微鏡中，有機熒光團經(jīng)常被用作生物樣品納米探針。然而，它們需要強脈沖照明，這會引起光毒性、光漂白和自發(fā)熒光。此外，有機熒光團通常在可見光區(qū)工作，會出現(xiàn)光衰減，從而限制了STED顯微鏡在深層組織研究的應用。

而新型探針有望克服這些限制。論文共同第一作者、上海理工大學教授張啟明表示：“摻雜釹發(fā)射體的納米探針，在近紅外激光照射下發(fā)出下轉(zhuǎn)換發(fā)光。當用第二束不同波長的近紅外激光照射納米探針時，下轉(zhuǎn)換發(fā)光幾乎完全耗盡，所需的光束強度比有機熒光團低100倍。”這項技術(shù)可以在光毒性、光漂白和自發(fā)熒光最小的情況下進行深層組織超分辨率光學成像。新納米探針實現(xiàn)STED顯微成像的關(guān)鍵是摻雜釹發(fā)射體，這種發(fā)射體具有準四能級的能量配置，其較低的激發(fā)能級在亞穩(wěn)態(tài)，可以在低功率激發(fā)下維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。

上海理工大學顧敏院士說：“這些納米探針有潛力擴大STED顯微鏡的應用范圍，使用低功率連續(xù)波照射還能降低成像系統(tǒng)的尺寸和成本，促進未來小型便攜式STED顯微鏡的發(fā)展，有望使STED顯微鏡在生物醫(yī)學、超分辨成像領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。”