纳米级超分辨率荧光偏振显微镜综述：揭示细胞结构与功能的秘密

"Super-resolution fluorescence polarization microscopy (SR-FPM)是一种高级的生物成像技术，它利用荧光分子的极化特性来揭示细胞内亚细胞结构以及生物大分子的功能。传统的荧光成像受限于光的衍射极限，导致分辨率受限。然而，近年来，科学家们通过创新的超分辨率技术，如光子断层扫描、刺激光致局域化荧光（STORM）、单分子定位显微镜（SMLM）等，已经能够在纳米尺度上测量荧光分子的极化，从而实现了对细胞器和生物大分子的超高分辨率成像。 SR-FPM的关键在于荧光分子的偶极矩方向，这与它们的激发和发射光的偏振状态密切相关。通过监测荧光分子的极化信号，可以获取关于分子排列、动态行为以及相互作用的重要信息，这对于理解细胞内部的复杂网络至关重要。例如，它可以追踪蛋白质复合物的动态变化，检测膜蛋白的局部分布，甚至研究活细胞中的生化反应过程。 这篇论文综述了两种主要的成像类型：传统的分辨受限的荧光偏振显微镜（confocal fluorescence polarization microscopy, CFPM）和超分辨率的荧光偏振显微镜技术。在CFPM中，尽管无法达到原子级的细节，但通过选择性地收集特定偏振方向的光，可以实现对特定荧光标记物的空间定位。而在SR-FPM中，突破了衍射极限的技术使得我们能够观察到单个分子或小簇，提供了前所未有的空间分辨率和时间分辨率。 为了实现这些突破，研究人员通常采用特殊的光源、荧光探针设计和成像算法，如光诱导荧光增强（photo-switchable fluorophores）、受激发射损耗显微镜（STED）和基于算法的重建方法。这些技术的结合使得SR-FPM成为生物学、医学和材料科学等领域的重要工具，促进了对生物体系微观结构和功能的深入理解。 这篇论文探讨了如何利用超分辨率荧光偏振显微镜技术来克服传统成像技术的局限，提供了一种强有力的方法，用于研究细胞内复杂系统中难以捕捉的动态过程，推动了生物学、医学和工程学的交叉领域研究。"