超分辨顯微鏡發展曆程的介紹

毫無疑問，自16世紀以來，光學顯微鏡已經曆漫長的旅程。首次被知曉的複合顯微鏡是由Zacharias和Hans Janssen構造的。盡管這些顯微鏡沒有保存下來，但人們確信這些顯微鏡已能夠將放大倍率從3倍提高到9倍。17世紀末期，Leeuwenhoek首次將放大倍率和分辨率提高到細胞水平。他存留下來的顯微鏡有275倍的放大倍率和令人震驚的1μm分辨率。在19世紀晚期，Ernst Abbe發現光學顯微鏡的分辨率是由入射光波長和顯微鏡數值孔徑的函數關係決定的。這一發現使分辨J限達到220nm左右。在之後的約100年內，顯微鏡學家始終停留在這一分辨J限。空間分辨率的限製排除了光學顯微鏡分辨亞細胞結構如核糖體、囊泡以及其他分子相互作用的可能性，這些物質尺寸均在光學顯微鏡的分辨能力之下。

20世紀30年代後期，德國科學家Ernst Ruska發明了電子顯微鏡，它的出現並不久，而Max Knoll推動其分辨率J限低至10埃左右。這是一個不可思議的壯舉。不幾年後，生物學家就開始利用這種新型的工具。1945年3月，Keith Porter, Albert Claude和Ernest Fullam 在論文“電子顯微鏡用於組織培養細胞的研究”中發表了**張單個細胞的電子顯微鏡照片，文章發表在Journal of Experimental Medicine上。接下來的幾十年湧現出大量由生物學家利用TEM揭示詳細和複雜超微結構的實驗工作。

然而，生物顯微鏡的目的是了解細胞存活時如何發揮機能。“細胞生命”則是科學家為得到TEM驚人分辨率所需付出的代價。細胞樣品要求被固定、脫水、包埋於塑型劑並切成超薄切片。這就產生了一個高度加工和*終長時間操作的樣品的二維圖像。bsports官网登录花了很長時間尋找合適的固定劑和緩衝劑，以*大限度地減少人工操作。同樣，利用超薄連續切片，目前三維的細胞重構也成為可能，但數據仍然僅呈現一個快照的時間。而生命是動態的，它的周期超過一個快照的時間。

接下來這一領域出現了超分辨顯微鏡。為充分認識動態生命進程，bsports官网登录需要推進光的分辨率J限，並將熒光和共聚焦成像的先進技術應用於亞細胞水平。bsports官网登录需要能夠應用於活細胞的更高分辨率。1978年，兄弟Thomashe和Christopher Cremer兩人在Microscopia Acta上發表了“對具有高分辨率和穿透深度的激光掃描顯微鏡的思考”。文章中的觀測數據開啟了在光的衍射J限之下的觀測的大門。