全内反射荧光显微术应用于单分子荧光的纵向成像!-物理学报.PDFVIP

第 卷 第 期 年 月 物 理 学 报 8 8 ##3 8 ， ， ， R* /8 Q* /8 S.T ##3 （ ） $###,(#0##308 #8 0 $8,#’ I9JI 2NGOP9I OPQP9I !##3 9-=@ / 2-TE / O*B / 全内反射荧光显微术应用于单分子 荧光的纵向成像! ! 王 琛 王桂英 徐至展 （中国科学院上海光学精密机械研究所强光光学开放实验室，上海 #$%## ） （ 年 月 日收到； 年 月 日收到修改稿） ## ’ $ ## ( $ 在模拟荧光分布的高帽形（ ）模型的基础上提出了隐失场中模拟荧光分子球体的数学方法 基于此模型， )*+,-.) / 提出了将全内反射荧光显微术应用于单分子荧光成像中，利用这种显微术中激发场的纵向强度呈指数衰减的分布 特性，测得的荧光强度将强烈依赖渗透深度（强度衰减到 $0 ! 时的距离），从而快速直接的确定单分子荧光团间的 纵向间隔、每个荧光团的纵向绝对位置和荧光团的半径大小，即实现荧光分子三维分布的重构/ 在整个重构的过程 中，只需要改变一次入射角的大小，即只需探测两幅荧光分子的全内反射成像/ 关键词：全内反射荧光显微术，纵向重构 ： ， !## #1’#2 #3#4 $F 引 言 F 原 理 单分子荧光探测的飞快和显著的发展，毫无疑 $ % % 隐失场 问正在影响包括生命科学在内的诸多学科的发展/ 它揭开了长期以来笼罩在分子探测上的系综平均测 当光在两种折射率不同的介质界面处发生全反 量值的神秘面纱，为我们打开了通往光学介观世界 射时，在较低的折射率介质中会产生一种特殊的波 ［— ］ 的大门$ / 当然，单分子探测还面临着重重的困 场———隐失场，场的强度随着距离界面的距离 呈 ［］ 难，其中实现探测最关键的问题是如何减少背景光 指数衰减8 的干扰 全内反射荧光显微术正是基于这样的思想 / 而产生的 年， 领导的小组首次使用这 / $((8 G.@.A=H. 种显微术，将单位时间单位区域内的背景信号降低 到 个光子 成功的得到了液体中荧光标记的单个 / 肌动球蛋白分子的成像，并直接探测到单个IJ2 酶 翻转反应/ 从此全内反射荧光显微术开始广泛应用 ［］ 于单分子的成像研究中3 / 本文在此基础上提出了全内反射荧光显微术不 仅具有极低的背景噪声，而且利用其独特的纵向成 图 光在两种电介质界面折射示意图 像特性，将可以在单分子的荧光探测中，直接快速确 $ 定单分子荧光团间的纵向间隔、每个荧光