鏡子或許是我們人類最早發(fā)明的光學器件。迄今為止，它仍然在我們日常生活中扮演者重要作用。通過將一個簡單的反射面引入生物顯微樣品中，北京大學席鵬課題組解決了一個長期以來困擾科學家的問題：將顯微鏡的三個維度的分辨率同時提升，以便對細胞進行更好的觀察。
這一新技術巧妙地利用了光的干涉，當光在到達鏡面后，反射波會和入射波形成一層100納米的干涉層，將成像平面約束在其中。這一技術所達到的軸向分辨率比傳統(tǒng)的共聚焦等技術提升了6倍。這一技術被稱作MEANS。通常顯微鏡的分辨率在水平方向較高，而軸向較低。通過干涉，這一技術將軸向分辨率降低到了100nm的水平，甚至超過了水平分辨率。
MEANS可以與幾乎所有共聚焦技術完美地結合，帶來軸向超分辨。同時，將它與STED超分辨技術結合后，MEANS不僅能夠提升STED的軸向分辨率，同時能夠使得STED在不增加光強的前提下，分辨率進一步提升2倍。由于生物樣品不能工作在高光強下，這一發(fā)現(xiàn)對于生命科學的應用至關重要。本文展示了MEANS增強的STED達到了19nm的分辨率，這也是STED超分辨在生物樣品上達到的分辨率的最高紀錄。
這一工作發(fā)表在Nature旗下的Light:Science&Applications，作者來自北京大學、美國佐治亞理工學院和澳大利亞悉尼技術大學。
本文的通訊作者，北京大學席鵬副教授提到：“在過去，生命學家觀察到的視野被光學顯微鏡的水平和軸向分辨率所限制。這就好比閱讀一疊打印在透明塑料上的報紙一樣，很多層被疊在一起。通過在樣品下面放置鏡面形成一個極薄的干涉層，我們能夠將成像平面約束在其中，因此每張報紙上的字跡就變得更加清楚了�！彼瑫r提到，通過干涉可提升電磁場的強度，因此能夠進一步增強超分辨顯微的水平分辨率，用于解析細胞核孔和人類呼吸道合胞體病毒的精細結構。
本文的合作者之一，悉尼技術大學的金大勇教授提到：“這一簡單的技術使得我們能夠看清楚過去在細胞中無法看清的事物。一個細胞是10微米大小的球體，在它里面一個細胞核大約5微米左右，其上布滿了小小的叫做核孔蛋白的物質。這些核孔蛋白就像一道道閘門，用于調控信使生物大分子，其大小約在十五分之一到二十分之一個微米的大小。MEANS超分辨技術讓我們能夠看清這些微孔的精細結構�！�
雖然MEANS對于光學系統(tǒng)的要求非常小，在鏡子上生長樣品并不是常規(guī)的樣品制備過程，因此需要廣泛的合作。美國佐治亞理工學院生物醫(yī)學工程系的PhilipJ.Santangelo教授團隊是本文的重要合作者，該團隊發(fā)展了一系列細胞和病毒染色的技術。相關的細胞培養(yǎng)技術由佐治亞理工學院的博士生EricAlonas，和北京大學-佐治亞理工學院聯(lián)合培養(yǎng)博士謝浩共同開發(fā)完成。
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