低温超分辨率成像|信噪比|灵敏度|物镜|相机

图1：使用Prime BSI和60x 0.7 NA空气物镜在低温(-145 °C)下捕获的Alexa Fluor 647染料分子超分辨率图像。

背景

维也纳工业大学生物物理小组致力于超分辨率成像研究，旨在探索T细胞等生物系统的动力学。其中一种方法是低温超分辨率成像，其目标是通过在-180 °C的极低低温下进行成像，从而获得高分辨率图像。在此温度下，荧光基团更加稳定：室温下成像的样本可能在几分钟内发生光漂白，而同一样本在低温下可维持数小时，从而允许进行长曝光和高光强成像，且几乎没有样本光漂白的风险。

Arjun Sharma博士使用低温成像系统并表示：“通过闪烁荧光团和低温环境，我们能够区分单个分子并将分辨率提升至1纳米，这就是我们的目标。”这种亚细胞级分辨率能够对T细胞及其他样本中的蛋白质寡聚体和聚集体进行详细分析。

挑战

由于温度极低，低温系统避免了与光损伤和光漂白相关的标准成像挑战。然而，该系统也带来了一些独特的挑战，正如Sharma博士所概述的：“我们使用的是60x 0.7 NA空气物镜，光子收集效率并不高，因此我们确实需要一台灵敏度极高且噪声极小的相机。”只有空气物镜才能用于低温成像系统，因为水或油会结冰，因此无法使用高NA浸没物镜。

低温也会限制荧光团的闪烁，这意味着需要较大的视野才能捕捉到闪烁并实现超分辨率成像。高曝光时间意味着速度不是问题，但合适的相机应在大视野范围内提供高灵敏度。