[发明专利]一种基于量子点与DNA折纸纳米共组装结构的超分辨显微标尺

说明书

本发明说明一种基于量子点与DNA折纸纳米共组装结构的超分辨显微标尺，属于纳米材料技术领域，用于超高分辨率荧光显微镜系统分辨率的标定与校准。本发明通过利用量子点(2)和DNA单链(3)偶连，再修饰到DNA折纸(1)(三角形为例)的固定位点，形成固定距离的纳米标尺，解决超分辨显微缺高精度标尺验证所获超分辨图像准确性的问题。通过超分辨技术突破光的衍射极限，根据同一DNA折纸结构上量子点之间的固定距离(20‑200nm)验证所获超分辨图像的准确性；本发明提供的量子点与DNA折纸纳米共组装结构的超分辨显微标尺用于表征定位超分辨单分子定位显微成像技术(SMLM)成像分辨率，具备亮度高、稳定、重复使用、易于做不同尺寸的优势。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种基于量子点与DNA折纸纳米共组装结构的超分辨显微标尺。

背景技术

随着现代科学的技术的发展与需要，荧光显微成像已经成为现代生命科学研究的重要成像手段，人们可以通过它做细胞器定位并实现对细胞功能和相互作用过程动态信息的研究。但是，由于光学衍射极限的限制，更细微的亚细胞结构无法被观察。近年兴起的超高分辨率荧光显微镜突破了光的衍射极限，能够实现20nm至200nm的分辨率，比传统光学显微镜具有更高的分辨率和更高的定位精度。其中常用的是单分子定位显微成像技术SMLM(Single Molecule Localization Microscopy)，基于受激跃迁激发耗尽STED(StimulatedEmission Depletion microscopy)和基于结构光照明的显微成像技术SIM(StructuredIllumination Microscopy)。其中SMLM技术自2006年发展至今，已经能够实现在宽场条件下快速对单个荧光分子定位的能力，其主要包括随机光学重建显微成像技术STORM(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy)、光敏定位显微成像技术PALM(Photo-Activated Localization Microscopy)和荧光PALM显微成像技术FPALM(Fluorescence Photo-activation Localization Microscopy)。

单分子定位显微成像技术SMLM的基本原理是在单分子成像基础上通过计算机高精度地定位拟合重构得到超高分辨率图像。细胞成像是一个主要的应用，可以对其复杂结构的内部多组分荧光标记，研究其在细胞内的分布和相互关系。这一技术中，图像的分辨率除了取决于光学系统的灵敏度与精度，还在极大程度上取决于单分子事件的鉴别及拟合算法的选取。该技术的突破性在于基于远场光学能在几十纳米精度上测量荧光标记目标分子的距离与空间分布关系，而不同算法和光学系统可能会给出相异的结果，导致相对不同的结论。但细胞本身不能提供标准尺度，使得各个课题组得到的分辨率没有统一的标定，难以直接对比。

目前超分辨显微技术的发展遇到的一个关键性的瓶颈问题就是缺少统一用于超高分辨率系统测试及校准的标尺。精准标定超高分辨率荧光显微镜所能达到的真实分辨率，是该研究领域中一个重要问题。尤其是基于单分子拟合定位的超高分辨率荧光显微镜，最终分辨率由计算机拟合结果获得，容易产生高于系统能够真实得到的“虚假”分辨率。因此本领域需要统一的标尺来标定超高分辨率荧光显微镜系统的分辨率。超分辨图像准确性的验证对标尺的精度提出了更高的要求，需要更加突破光的衍射极限，最好满足亮度高、稳定、重复使用、易于做不同尺寸的需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于量子点与DNA折纸纳米共组装结构的超分辨显微标尺，以解决现有超分辨显微技术(以单分子定位显微成像技术SMLM(SingleMolecule Localization Microscopy)为例)中的超高分辨率系统测试及校准的技术问题，用于超高分辨率荧光显微镜系统分辨率的标定，提供统一的标尺；本发明的超分辨显微标尺亮度高、结构稳定、易于定制不同尺寸、可重复利用。

本发明提供的一种基于量子点与DNA折纸纳米共组装结构的超分辨显微标尺，。