中新社杭州8月13日电(曹丹)浙江大学教授冯建东团队与哈尔滨工业大学教授赵唯淞团队8月12日晚间在国际期刊《自然》发表题为“基于化学反应发光的超分辨成像方法”的研究论文——利用化学反应产生的光信号实现超分辨成像，彻底摆脱了传统显微镜对外部光源的依赖。

 

传统光学显微镜的分辨率受限于光的波长，无法分辨小于200纳米的细节。此后，突破衍射极限的超分辨荧光显微镜应运而生，将光学显微带入了纳米时代。然而，这类显微镜依赖高能激光激发荧光分子，不可避免地带来光漂白和光毒性问题，活细胞在强光照射下难以长时间存活，“看得清”与“看得久”始终难以兼得。

 

冯建东团队的思路是“向内求索”——既然化学反应和生命体本身就能发光，何不利用这束微弱的光来成像？团队自2018年起持续攻关，2021年首次证明了用电化学发光反应实现单分子超分辨成像的可行性，被国际同行评价为“开创了基于化学途径的超分辨显微镜全新成像概念”。在此基础上，团队进一步将成像模态从电化学发光拓展至化学发光、生物发光反应体系，建立起通用的化学反应发光超分辨成像框架。

 

该研究实现了活细胞多种细胞器的三维、高时空分辨成像，空间分辨率达100纳米，可与当前主流活细胞荧光超分辨技术相媲美。更具突破性的是，由于无需外部激光激发，该方法连续成像时长较同等条件下的荧光技术提升了上百倍。

 

“我们的连续观测可长达41个小时，细胞状态依然很好，成像画面依然清晰。”论文第一作者、浙江大学化学系博士后朱文鑫介绍，团队首次完整追踪了单个线粒体跨细胞转移的动力学过程。

 

这一突破得益于多学科交叉合作。团队创新性地引入“时空孤立采样”策略，最大化捕获化学发光信号中携带的丰富信息。赵唯淞团队则为成像分辨率的突破提供了化学发光定制化的算法支撑。化学、光学、生物学与计算科学彼此赋能，最终催生了这项新技术。(完)