荧光显微是最常用的显微技术之一,然而由于衍射极限的影响,传统荧光显微镜的空间分辨率难以突破200 nm。近年来,超分辨成像技术作为一种能够突破衍射极限的技术,在细胞生物学中已经发挥了越来越重要的作用。随着超分辨成像技术的发展,人们已经能够观察到很多传统显微镜无法观察的生物精细结构。根据成像原理不同,超分辨成像技术主要应用点扩散函数调制和单分子定位法（SMLM）这两类策略。相比于其他超分辨成像技术,SMLM通常具有更高的分辨率。SMLM成像要求荧光探针能够产生显著的荧光闪烁行为。能满足SMLM成像要求的染料分子种类较少,并且通常需要较为苛刻的条件（如需要至少两束激光激活和激发染料分子,需要使用有毒的成像缓冲液等）。因此,制备出生物相容性好、成像条件简单的SMLM探针,是拓展SMLM超分辨成像适用领域的重要前提。本论文的工作围绕新型单波长激发、低毒性SMLM成像探针的制备及成像应用开展。本论文提出了一种具有yolk-shell结构的SMLM超分辨成像探针,可用于研究纳米粒子与细胞的相互作用。该探针基于二氧化硅包裹的金核银壳纳米粒子（Au@Ag@Si O2）,通过刻蚀Au@Ag@Si O2的内层二氧化硅形成带有空腔的yolk-shell结构纳米粒子。在探针空腔中加入荧光染料,由于染料分子能够在空腔中自由移动,当染料靠近探针的金属核时,荧光被淬灭;当染料分子远离金属核时,荧光恢复。因此,探针中染料分子的荧光能够在“亮态”和“暗态”之间切换,这种荧光“闪烁”特性可以用于SMLM成像。实验证实了该纳米探针用于SMLM成像的可行性,实现了细胞内该探针的超分辨成像和示踪,并研究了纳米粒子和细胞的相互作用。该探针的主要优点是:仅需单波长激光激发;不需要有毒的成像缓冲液;适用于多种荧光染料分子;适用于活细胞SMLM成像。此外,论文还提出了一种基于荧光共振能量转移效应（FRET）的超分辨成像探针。该探针中将Alexa Fluor 488和Alexa Fluor 568两种荧光染料分子同时连接到石墨烯量子点（GQDs）的表面,其中GQDs作为供体,Alexa Fluor荧光染料作为受体。利用GQDs和荧光染料之间的FRET效应实现荧光闪烁的调控。我们实验证实了GQDs和两种染料之间都能够发生FRET效应。单粒子荧光分析结果表明,使用双染料标记的FRET探针,Alexa Fluor 488和Alexa Fluor 568两个荧光通道内都具有远好于单种染料标记探针的荧光闪烁特性。通过在该探针表面修饰特异性抗体,实现了人胚肺成纤维细胞（MRC-5）的微管双色超分辨成像。该探针的主要优点是:仅需使用405nm的单波长激光,即可进行双色成像;不需使用有毒的成像缓冲液,适用于活细胞SMLM成像;Alexa Fluor 488和Alexa Fluor 568两个荧光通道叠加后的SMLM图像能更加清晰地展现微管的结构。