中國科學院生物物理研究所的徐濤教授和紀偉教授在《Nature Methods》網站上發表了一項研究,他們開發了一種新的幹涉單分子定位顯微鏡技術,利用了快速調製的結構光照,稱為重複光學選擇性曝光(Repetitive Optical Selective Exposure,ROSE)。
ROSE利用六種不同方向和相位幹涉條紋來激發熒光分子。熒光分子的強度與幹涉條紋的相位密切相關。熒光分子的定位是通過幹涉條紋的多個激發模式的強度,提供了大約兩倍的定位精度的提高。該技術將單分子定位顯微鏡(SMLM)的分辨率提高到小於3 nm (~1 nm定位精度)。
為了驗證ROSE的性能,研究人員首先設計了5-、10-和20-nm點對點間距的DNA折紙結構的三種不同網格。傳統的質心擬合和ROSE都可以在相同的光子預算下求解20nm結構。ROSE也可以清晰地分辨出10nm的距離,這是質心擬合無法解決的。
研究人員表明, ROSE可以以3納米的分辨率解決25 * 25μm2的大視場中5 nm的結構,這意味著ROSE有能力推動提高SMLM分子規模的分辨能力。
此外,利用ROSE分析細胞納米結構,研究人員發現,ROSE在解決單個微管長絲的中空結構、小網格蛋白包被凹坑(CCPs)和肌動蛋白長絲的細胞納米結構方麵具有優勢。傅裏葉環相關(FRC)分析表明,與質心擬合方法相比,ROSE提高了兩倍的最終分辨率。
通過引入沿軸向的附加激發模式,ROSE可以擴展到三維納米尺度成像。該方法有望在分子水平上拓展SMLM在生物大分子動力學分析和結構研究中的應用。