德国慕尼黑大学(LMU)科研团队在光学显微领域取得重大突破,成功开发出一种名为pMINFLUX的多路复用超分辨率显微技术。该成果近日发表于国际顶级期刊《自然·光子学》(Nature Photonics),标志着生物分子观测精度正式迈入亚纳米级时代。
生物体内的关键过程,如蛋白质与DNA的相互作用,往往发生在仅几纳米的尺度内。传统荧光显微镜受限于光的衍射,分辨率约为200纳米,导致距离过近的标记染料无法被区分,从而无法精确定位。过去,超分辨率显微技术通常依赖染料“闪烁”机制,即通过时间上的开关来分离信号,但这严重牺牲了时间分辨率,难以捕捉快速动态的生物过程。
由菲利普·蒂内费尔德教授领导的LMU团队,联合阿根廷布宜诺斯艾利斯大学的费尔南多·斯特凡尼教授,提出了一种优雅的解决方案。新方法pMINFLUX不再依赖染料的闪烁,而是利用激光脉冲激发与荧光发射之间的时间差,实现了亚纳秒级的时间分辨率。研究人员通过测量不同染料的荧光寿命差异,成功在同一时刻区分并定位多个染料分子,彻底解决了传统方法在动态观测中的瓶颈。
该技术已在多项实验中验证了其卓越性能:团队成功追踪了DNA链在纳米结构上的移动,清晰分离了DNA折纸结构的平移与旋转运动,并精确测量了抗体抗原结合位点的距离。首席作者乔纳斯·扎林格指出,这一突破使得在纳米级精度下研究多个分子间的快速动态过程成为可能。蒂内费尔德教授表示,这仅仅是开始,pMINFLUX技术未来将为揭示蛋白质相互作用及其他生物现象提供全新视角。
对于中国生物医学与光学仪器行业而言,这一技术路线的突破提示我们,从单纯追求空间分辨率向“时空双维”高精度同步观测转型,将是下一代高端显微设备研发的关键方向,值得国内科研机构与企业密切关注并布局。
