超分辨率顯微鏡方法對于揭示細胞結(jié)構(gòu)和分子動力學至關(guān)重要。自從研究人員克服了大約250納米的分辨率限制(同時因為他們的努力獲得了2014年諾貝爾化學獎)，長期以來一直被認為是絕對的，顯微鏡方法取得了迅速進展。

現(xiàn)在，由LMU化學家Philip Tinnefeld教授領(lǐng)導的團隊通過各種方法的組合取得了進一步的進步，在三維空間中實現(xiàn)了最高分辨率，并為一種全新的方法鋪平了道路，以更快地對致密分子結(jié)構(gòu)進行成像。新方法允許軸向分辨率低于0.3納米。

研究人員將Tinnefeld團隊開發(fā)的所謂pMINFLUX方法與利用石墨烯作為能量受體的特殊特性的方法相結(jié)合。pMINFLUX基于激光脈沖激發(fā)分子熒光強度的測量。該方法能夠以僅1納米的分辨率區(qū)分它們的橫向距離。

石墨烯吸收距離其表面不超過40納米的熒光分子的能量。因此，分子的熒光強度取決于其與石墨烯的距離，可用于軸向距離測量。

DNA-PAINT提高速度

因此，pMINFLUX與這種所謂的石墨烯能量轉(zhuǎn)移(GET)的結(jié)合提供了所有三個維度的分子距離信息，并且以迄今為止可實現(xiàn)的最高分辨率低于0.3納米。“GET-pMINFLUX的高精度為改進超分辨率顯微鏡的新方法打開了大門，”該論文的第一作者Jonas Zähringer說。

研究人員還利用這一點進一步提高了超分辨率顯微鏡的速度。為此，他們利用DNA納米技術(shù)開發(fā)了所謂的L-PAINT方法。與DNA-PAINT相比，DNA-PAINT是一種通過結(jié)合和解結(jié)合用熒光染料標記的DNA鏈來實現(xiàn)超分辨率的技術(shù)，L-PAINT中的DNA鏈具有兩個結(jié)合序列。

此外，研究人員設計了一個結(jié)合層次結(jié)構(gòu)，使得L-PAINT DNA鏈在一側(cè)結(jié)合的時間更長。這允許鏈的另一端以快速的速率局部掃描分子位置。

“除了提高速度外，這還允許掃描密集的團簇，而不是熱漂移引起的失真，”Tinnefeld說。“我們的GET-pMINFLUX和L-PAINT的組合使我們能夠在分子水平上研究結(jié)構(gòu)和動力學，這對于我們理解細胞中的生物分子反應至關(guān)重要。