浙大发明新型化学显微镜,成果登《自然》封面

  浙江大学8月12日发布消息称,该校化学系冯建东研究团队发明了一种直接可以对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术,并实现了超高时空分辨成像。该技术在化学成像和生物成像领域具有重要的应用价值,允许看到更清晰的微观结构和细胞图像。

  传统化学和生物学研究大量分子参与的反应和变化。观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应是科学家面临的一个长久科学挑战。针对这一挑战,冯建东研究团队致力于发展跨学科的单分子测量方法和仪器,实现多维度的溶液体系单分子物理和化学过程观测、新现象研究和应用建立。

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  北京时间8月11日,这项研究成果作为封面论文刊登在国际顶级期刊《自然》。论文第一作者是浙江大学化学系博士生董金润和博士后卢禹先;论文通讯作者是浙江大学化学系冯建东研究员。

  浙大团队的研究对象是电致化学发光反应。电致化学发光是利用电极表面发生的一系列化学反应实现发光的形式。相比于传统的荧光成像技术,由于不需要光激发,电致化学发光几乎没有背景,是目前对于灵敏度有着很高要求的体外免疫诊断领域的重要手段,其在成像分析等方向也具有一定价值。目前,电致化学发光存在两个重要的科学问题,其一是微弱乃至单分子水平电致化学发光信号的测量和成像,这对于单分子检测非常重要。其二是在电致化学发光成像领域实现突破光学衍射极限的超高时空分辨率成像,即超分辨电致化学发光成像,这一点对化学和生物成像具有重要意义。

  3年来,冯建东团队致力于这两大难题的研究,通过联用自制的具有皮安水平电流检出能力的电化学测量系统以及宽场超分辨光学显微镜,搭建了一套高效的电致化学发光控制、测量和成像系统。首次实现了单分子电致化学发光信号的宽场空间成像;并在此基础上成功突破了光学衍射极限,第一次实现了电致化学发光的超分辨成像。这项单分子电致化学发光显微镜技术不需要光激发即可实现单分子超分辨成像,有望影响化学测量和生物成像领域的应用。

  未来,这项显微技术将作为一项研究工具为化学反应位点可视化、单分子测量、化学和生物成像等领域提供新的可能,具备广泛的应用前景。


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