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由于光的衍射作用,光学显微成像技术一直受到瑞利判据的限制,其分辨率存在一定的极限：横向分辨率约为200nm,轴向分辨率约为500nm。这种成像分辨率根本无法识别尺寸大多在几纳米到几十纳米之间的生物结构,如蛋白质等。目前已经发展出多种能够突破光学衍射极限的成像技术,称为超分辨显微成像技术(Super-Resolution Imaging Microscopy)。常用的有受激发射光损耗成像技术、光激活定位显微技术(Photoactivated Localization Microscopy, PALM)、随机光学重建技术(direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, dSTORM)等。本文首先在现有的实验设备上搭建了基于单分子定位的超分辨成像平台并实现了超分辨成像技术dSTORM;接着利用该技术实现了细胞肌动蛋白(actin)和微管蛋白(tublin)的超分辨成像。随后,本论文还对dSTORM技术的实验条件及参数进行了优化以获得最佳成像条件来提高成像分辨率,最终分辨率可达24nm；最后,将优化后的dSTORM技术应用于P小体(Processing Bodies)的超分辨成像。具体实验内容如下：(1)超分辨单分子检测平台的建立。硬件部分：通过在配有TIRF光路的尼康倒置显微镜上配备各种成像设备如声光可调谐滤波器来实现激发光的开关及光强控制、PFS系统来实现焦点漂移的校正、EMCCD实现荧光信号的采集等实现了检测平台的硬件平台的搭建；软件部分：由于dSTORM是基于单分子定位检测的成像技术,因此本文设计了基于单分子定位的成像算法,主要包括漂移校正、单分子的识别、超分辨图像的重建算法等内容。(2) dSTORM成像技术的实现。采用光转换有机合成染料Alexa Fluor647为探针来标记细胞的肌动蛋白及微管蛋白在搭建好的超分辨成像平台上实现了微丝及微管的dSTORM成像,获得了常规显微方式无法得到的精细亚细胞结构。(3) dSTORM技术成像条件及参数的优化。通过分析dSTORM的原理及影响成像的各种因素,本论文实现了对其成像条件及参数的优化,得到了最佳的实现条件。在该条件下,得到了更为清晰的细胞微丝结构,成像分辨率能达到24nm左右。(4)利用优化后的dSTORM实现P小体(Dcp1a蛋白)的超分辨成像。采用免疫染色的方法(Alexa Fluor647作为探针)标记P小体的主要组成蛋白Dcpla,利用优化后的dSTORM技术得到了P小体在常规显微方式下无法得到的信息,这为在纳米尺度上研究miRNA与P小体的相互作用提供了可能。