近日，我院海外英才创新团队在超分辨成像研究领域取得重要进展，其最新研究成果“Continuous-wave near-infrared stimulated emission depletion microscopy using downshifting lanthanide nanoparticles”在Nature Nanotechnology杂志（IF=31.538）发表。新加坡国立大学梁亮亮博士、我院博士研究生冯紫微以及上海理工大学张启明教授为该工作的共同第一作者，新加坡国立大学刘小钢教授、我院李向平教授以及上海理工大学顾敏院士为共同通讯作者。此外，南洋理工大学的合作者也为这项研究做出了贡献。

受激辐射损耗（STED）超分辨光学显微成像技术在生物医学领域发挥着重要作用。然而光学显微镜的分辨率受到阿贝衍射极限的限制，200nm以下生物体的观察依然是一个巨大挑战。为了打破光学衍射极限的限制，研究人员开发出各种光学超分辨成像技术。在众多的超分辨成像技术中，受激辐射损耗（STED）技术被广泛应用在生物领域。利用受激辐射原理，可以实现纳米级别的生物成像。然而，STED 技术仍然面临一些亟待解决的核心问题，如：使用传统荧光分子作为标记物，易漂白；荧光寿命短，需要非常高功率的损耗光，生物光毒性强；并且激发光处于可见光波段，在生物体内散射强，穿透深度浅，很难实现深层组织的超分辨成像。

我院海外英才创新团队、新加坡国立大学刘小钢教授团队以及上海理工大学顾敏院士团队的国际合作报道了一种下转移镧系近红外超分辨成像技术。该技术利用掺杂钕（Nd）元素的纳米颗粒作为荧光探针，激发光、荧光及抑制光均在近红外波段。设计合成的钕元素的发射体具有准四能级结构，打破了Laporte跃迁定则，亚稳态能级荧光辐射速率慢，保证了在低功率下能够实现粒子数反转。并且掺杂Nd元素的纳米颗粒的下转移荧光量子效率可达27%，无光漂白现象。利用此技术，实现了亚20nm的单颗粒超分辨成像，以及50 μm深层组织下的超分辨成像。

这项研究得到了国家重点研发计划资助（2018YFB1107200）以及广东省创新创业团队项目（2016ZT06D081）的支持。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-021-00927-y.pdf