细胞内部究竟是什么样的?过去，标准显微镜在回答这个问题方面能力有限。现在，哥廷根大学和牛津大学的研究人员与哥廷根大学医学中心(UMG)合作，成功开发出分辨率优于5纳米(五十亿分之一米)的显微镜。这大致相当于一根头发分成10,000根时的宽度。他们的新方法发表在《自然光子学》上。

一窥纳米世界显微镜揭示最微小的细胞过程

细胞中的许多结构非常小，以至于标准显微镜只能产生碎片图像。它们的分辨率仅为200纳米左右。然而，例如，人类细胞含有一种细管支架，其宽度只有大约7纳米。突触间隙(即两个神经细胞之间或神经细胞与肌肉细胞之间的距离)只有10到50纳米——对于传统显微镜来说太小了。

哥廷根大学研究人员参与开发的新型显微镜有望提供更丰富的信息。它的分辨率优于5纳米，因此能够捕捉到最微小的细胞结构。很难想象有如此微小的东西，但如果我们将1纳米与1米进行比较，就相当于将榛子的直径与地球的直径进行比较。

这种显微镜被称为荧光显微镜。其功能依赖于“单分子定位显微镜”，其中样本中的单个荧光分子被打开和关闭，然后非常精确地确定它们各自的位置。然后可以根据这些分子的位置对样本的整个结构进行建模。当前的过程可实现约10到20纳米的分辨率。

ISM设置和校准。来源：NaturePhotonics(2024)。DOI：10.1038/s41566-024-01481-4

哥廷根大学物理学院JörgEnderlein教授的研究小组现在能够再次将分辨率提高一倍——借助高灵敏度的探测器和特殊的数据分析。这意味着，即使是两个神经细胞连接区域中蛋白质组织的最细微细节也可以非常精确地显示出来。

“这项新开发的技术是高分辨率显微镜领域的一个里程碑。它不仅提供个位数纳米范围的分辨率，而且与其他方法相比，它特别具有成本效益且易于使用，”Enderlein解释道。

科学家们在发表研究成果的过程中还开发了一套开源数据处理软件包。这意味着未来这种显微镜将可供广泛的专家使用。