使用多平面显微镜进行细胞内光纳米钻石的3D定位和光学检测磁共振
Bowen Zhang1,2, Yichen Yang1,2, Jia Su1,2
1CAS Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China.
Biophysics reports
|March 16, 2026
概括
研究人员开发了一种多平面显微镜,用于细胞内部的光纳米钻石 (FND) 的3D量子感应. 这一突破使得纳米级细胞内动力学研究具有前所未有的深度和精度.
科学领域:
- 量子物理学和生物物理学的量子物理学和生物物理学.
- 先进的显微镜技术 显微镜技术
- 纳米技术在生物学中的应用.
背景情况:
- 使用光纳米钻石 (FND) 的广场量子传感对于纳米级细胞内动力学至关重要.
- 目前的方法仅限于2D,限制了全面的3D分析.
- 在广场显微镜中实现3D相关量子传感具有重大技术挑战.
研究的目的:
- 开发一款用于3D相关量子传感的新型多平面广场显微镜平台.
- 为了克服广场显微镜中二维测量的局限性.
- 为了实现生物系统中纳米钻石的高精度3D跟踪和传感.
主要方法:
- 实现一个多平面显微镜,使用光束分裂镜同时成像八个焦点平面.
- 开发基于里埃变换的方法,用于精确定位光粒子.
- 该平台的应用用于图像和跟踪小鼠心肌细胞内的FND.
主要成果:
- 通过同时进行多平面成像,实现了50 × 50 × 5 μm3的成像体积.
- 实现了9nm的横向定位精度和12nm的轴精度.
- 在细胞内FND上成功执行相关的3D定位和光学检测磁共振.
结论:
- 开发的多平面广场显微镜平台实现了前所未有的3D相关量子传感.
- 这项技术显著提升了纳米级细胞内动力学研究的潜力.
- 该平台适用于单粒子跟踪,并为生物量子传感开辟了新的途径.
