图 me4Pi-SMLM纳米尺度超分辨成像技术

　　在国家自然科学基金项目（批准号：32150015、32471516）等资助下，西湖大学生命科学学院章永登团队在纳米尺度超分辨成像技术开发方面取得进展。相关成果以“单物镜镜面增强4Pi-SMLM技术实现各向同性纳米尺度成像（Mirror-enhanced 4Pi-SMLM with one objective enables isotropic nanoscale imaging）”为题，于2026年3月31日在线发表于《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）杂志。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03083-7。

　　单分子定位成像技术（SMLM）虽被广泛应用于亚细胞结构解析，但传统三维SMLM存在轴向分辨率低于横向2~3倍的各向异性问题。基于双物镜的4Pi-SMLM可将轴向精度提升约5倍，实现10~15纳米各向同性分辨率，却因系统复杂、成本高昂而难以普及。

　　针对这一挑战，研究团队开发了镜面增强4Pi单分子定位成像技术（me4Pi-SMLM）。该技术摒弃传统双物镜设计，仅需单个物镜，并利用样品上方反射镜对照明光进行反射，形成相位可调的轴向驻波干涉条纹，从而将轴向定位精度提升约5倍。me4Pi-SMLM显著简化了光路结构，增强了系统抗振性和运行稳定性，在降低硬件成本的同时提高了技术可及性。此外，现有三维SMLM系统仅需增加反射镜和压电驱动器，即可完成向me4Pi-SMLM的升级。研究团队利用me4Pi-SMLM对多种亚细胞结构进行成像，实现了三维2~3纳米近各向同性定位精度。并将该技术成功拓展至多种应用场景：活细胞成像达40~60纳米分辨率；单分子追踪达三维6纳米精度和9毫秒时间分辨率；30微米厚脑组织切片成像优于15纳米三维分辨率。

　　me4Pi-SMLM为分子尺度亚细胞结构解析提供了兼具高性能与实用性的成像平台，有望推动干涉定位成像技术在更广泛生物学研究中的应用。