超分辨率的原理是什么？
超分辨率原理
超分辨率是指成像和显微镜中使用的一组技术，旨在提高分辨率，突破光的衍射极限。可见光的衍射极限通常约为 200-250 纳米，这限制了传统光学系统区分距离小于该极限的两点的能力。超分辨率技术通过物理改变光的衍射特性，或通过计算方法从衍射极限图像中推断出更高分辨率的数据，从而克服了这一问题。
超分辨率技术
- STED（受激发射损耗）：使用传统的荧光显微镜装置，并附加一个损耗激光器，该激光器可选择性地关闭极小焦点区域之外的荧光，从而锐化有效光点并提高分辨率。
- 结构照明显微镜 (SIM)：采用图案化照明与样品相互作用，从而产生莫尔条纹，其中包含有关更高分辨率结构的信息。然后使用计算重建来实现超分辨率。
- 定位显微镜 (STORM、PALM)：依赖于对单个荧光事件的检测和精确定位。通过确保在任何给定时间只有稀疏的荧光团子集处于激活状态，可以以极高的精度对其进行定位。
- 膨胀显微镜 (ExM)：涉及使用可膨胀凝胶对样品进行物理膨胀。通过扩大样品，曾经过于接近而无法区分的特征现在可以用标准显微镜进行分辨。
超分辨率的应用
超分辨率技术主要用于生物学和医学研究领域，用于观察细胞内标准光学显微镜方法无法分辨的结构。它为了解细胞成分的分子和结构组织提供了关键的见解。此外，超分辨率技术在材料科学中也有利于纳米结构和复合材料的研究。
局限性和挑战
- 复杂性：超分辨率技术通常需要复杂且昂贵的设备。
- 速度：许多超分辨率方法的采集速度较慢，不适合对动态过程进行实时成像。
- 光损伤：某些方法所需的光强度较高，可能会对样品造成光损伤。
- 计算需求：图像重建可能需要强大的计算能力。