“ 理解納米材料與生物系統之間的相互作用對于提高納米藥物的有效性和加深對生物領域的理解起著至關重要的作用。熒光顯微鏡是一種強大的光學成像技術，可以直接觀察細胞內微環境中熒光標記納米材料的行為。然而，傳統的熒光顯微鏡，如共聚焦顯微鏡，由于光的衍射而具有有限的光學分辨率，因此無法提供直徑小于 250 nm 的納米材料的精確細節。幸運的是，超分辨率熒光顯微鏡的發展克服了分辨率的限制，能夠對納米細胞相互作用進行更全面的研究。在此，我們總結了通過各種超分辨率顯微技術研究的納米細胞相互作用的最新進展。”

01研究結果

超分辨率顯微鏡可大致分為兩大類：“真正的”超分辨率技術捕捉倏逝波中包含的信息并直接給出超分辨率圖像；和“功能性”超分辨率技術，使用智能實驗技術和對被成像樣本的已知限制來重建和產生確定性（利用非線性熒光團的響應）或隨機（利用熒光團的復雜時間行為）超分辨率圖像。超分辨率方法也可以通過三個著名的家族來識別，如圖 1 所示，包括（i)“結構化照明”SIM (ii) “受激發射損耗”方法STED；和(iii) “單分子定位”方法，其中單個熒光分子按順序定位，并以采集亮點方式重建圖像。其中SIM、STED、STORM、PALM、PAINT等多種超分辨率技術已成功應用于生物領域。

圖1. 超分辨率方法目錄及其用于觀察納米材料的代表性機制的說明，包括結構化照明、受激發射損耗和單分子定位

2.1 結構照明顯微鏡（SIM）

使用共聚焦顯微鏡和 SIM 檢測 HeLa 細胞中的金屬氧化物納米粒子。他們表明，當使用 SIM 成像時，通過共聚焦顯微鏡獲得的圖像中似乎是納米顆粒和溶酶體共定位的一些區域被證明不是真正的共定位。納米顆?？赡馨谄渌そY合結構（例如，內體）中（圖 2i）。在這種情況下，SIM 能夠更準確地識別與溶酶體共定位的納米顆粒，這有助于納米藥物載體設計，該載體設計結合了 pH 觸發的藥物釋放，以實現精確的治療有效載荷遞送。

2.2 受激發射損耗顯微鏡（STED）

圖 3 STED 研究的納米細胞相互作用，包括納米顆粒的內吞作用機制和內化量化

2.3 隨機光學重建顯微鏡（STORM）

圖4 STORM 研究的納米細胞相互作用，包括攝取機制和蛋白冠的形成

2.4 光活化定位顯微鏡（PALM）

如圖 5i 所示，納米顆粒（紅色）首先粘附在質膜上，而網格蛋白（藍色）不可見。 然后，CCP 信號逐漸增強，表明 cla-thrin 向該站點募集。 在這 55 ± 23 秒的持續時間內，納米粒子的發射強度基本保持不變。 CCP 信號達到峰值后，納米顆粒強度開始降低。 在后期（45-75 秒），在 CCP 的 PALM 圖像和納米粒子軌跡中都觀察到了 100 nm 的橫向運動，這可能是由于納米粒子在胞內區。 雖然這項工作只關注網格蛋白介導的內吞作用，但它為研究 PALM 納米顆粒的其他內吞作用機制開辟了一條途徑。 PALM 還被用來表征和量化 10 nm 分辨率下不同剛度的 RGD 矩陣上的早期整合素簇（圖 5ii）。 結果表明，非常早期的粘連由 50 個 β3 激活的整聯蛋白的 100 nm 簇組成。 這些早期的粘連形成類似地在柔性和剛性基材上，但是大多數粘附在剛性基材上是暫時的。

過去的十年中，隨著超分辨率技術的整合，納米細胞相互作用中的光學顯微鏡領域經歷了復興。盡管仍然存在一些擔憂，超分辨率顯微鏡與其他熒光顯微鏡技術一樣，依賴于細胞內熒光分子的表達，通常是通過引入可直接影響細胞生理的外部基因，因此可能無法反映“真實”的納米細胞相互作用，毫無疑問，超分辨率技術的發展代表了一項重大進步，也是了解納米材料在生物領域之旅中的行為的有力工具。

在本研究中， 這項2014年諾貝爾化學獎的發現已在國內實現產業化。 寧波 力顯智能科技 有限公司 (INVIEW) 現已發布超高分辨率顯微系統 iSTORM ，采用3D隨機光學重構技術、高精度細胞實時鎖定技術、多通道同時成像技術等，以 納米級觀測精度 、 高穩定性 、 廣泛環境適用 、 快速成像 、 簡易操作 等優異特性，獲得了超過50家科研小組和100多位科研人員的高度認可。

1. Advances in super-resolution fluorescence microscopy for the study of nano–cell interactions

寧波力顯智能科技有限公司（INVIEW）是專業從事超高分辨率顯微技術和產品研發的科技企業，依托復旦大學的自動控制、新一代信息技術及香港科技大學的生物、光學、圖像處理等的技術，擁有光學、生物、自控、機械、信息技術等多領域交叉學科技術團隊，將2014年諾貝爾化學獎技術產業化，推出了超高分辨率顯微產品，幫助人們以前所未有的視角觀察微觀世界，突破極限，見所未見。