哈工大譚久彬院士團隊合作發明化學反應發光超分辨成像新方法

　　【儀表網 研發快訊】 8月12日，我校儀器科學與工程學院譚久彬院士團隊趙唯淞教授等與浙江大學馮建東教授合作，在超分辨顯微成像技術領域取得突破性進展。研究成果以《化學反應發光超分辨成像》(Luminescent-reaction-enabled super-resolution imaging)為題發表于《自然》(Nature)。研究團隊開發了一種無需外部光激發的超分辨成像新技術，利用化學反應過程中產生的光信號作為成像光源，通過化學反應內在的漲落特征獲取超分辨信息，在國際上首次實現了化學反應發光特異性超分辨成像。該方法從根本上突破光毒性、光損傷、自熒光干擾的限制，實現零背景、超長時程的連續動態活體超分辨成像，為跨時間尺度研究亞細胞結構演變及互作、微量分子超分辨檢測等生命科學與生物醫學研究提供了新的科學觀測手段。
 

　　熒光超分辨成像技術的出現突破了傳統光學衍射極限，為解析細胞內部納米尺度結構和動態生命過程提供了重要工具。然而，現有超分辨成像方法是建立在“光源照射-信號響應”的技術框架之上，在獲得高空間分辨率的同時，不可避免地引入光毒性、光漂白以及背景信號干擾等問題，使長時間、高保真、低擾動的活細胞動態連續觀測面臨嚴峻挑戰。如何突破經典超分辨成像模式，實現更加生物兼容、持續、高質量的超分辨觀測，成為亟待解決的重要科學問題。
 

　　針對上述問題，研究團隊提出了一種基于化學反應發光的超分辨成像新方法(Luminescent Reaction-enabled super-resolution Imaging via Entropy-weighted correlation combined with Deconvolution，RIED)。不同于傳統熒光超分辨技術依賴外部光激發的成像模式，RIED利用化學反應發光分子對細胞內部結構進行特異性標記，并根據化學反應過程中的光子漲落特性以及信息熵分布規律，設計了高效信息提取與重建算法，由此實現了世界上首次化學發光特異性超分辨成像。此外，RIED突破了傳統熒光成像中光毒性、自熒光干擾的限制，實現了近零背景的三維超分辨亞細胞結構網絡成像。研究團隊進一步構建了多模式高效反應發光成像體系，涵蓋電化學發光(Electrochemiluminescence，ECL)、化學發光(Chemiluminescence，CL)與生物發光(Bioluminescence，BL)根據不同成像需求發揮各類反應體系優勢，實現從高靈敏分子檢測到活細胞連續動態觀測的多場景應用，為生命科學研究帶來新的突破機遇。
 

　　研究團隊將RIED應用于活細胞線粒體動態成像，實現了連續超過41小時、空間分辨率100納米的無漂白穩定超分辨成像，完整觀測了細胞內線粒體的長期運動與遷移過程，并在單線粒體水平上定量解析了線粒體跨細胞遷移的動力學特征，為揭示長時間尺度下線粒體動態變化規律提供了重要技術手段。同時，RIED也為無外部光照干擾條件下持續動態觀測復雜生命過程中細胞器與分子行為及演變規律提供了新的成像工具。
 

　　趙唯淞教授和馮建東教授為論文共同通訊作者，浙江大學博士后朱文鑫、博士研究生張弛和我校儀器學院博士研究生桂家輝為論文共同第一作者。論文共同作者還包括我校儀器學院曲麗穎副研究員、博士研究生韓鎮謙。
 

　　該項工作受到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、我校青年科學家工作室項目資助。
 

　　引用：哈工大譚久彬院士團隊合作發明化學反應發光超分辨成像新方法【引用時間：2026年8月14日】