蛋白質可能是生命系統中最重要和最多樣化的生物分子。這些氨基酸串以復雜的 3 維形式存在，對于組織的生長和維持、數千種生化反應的啟動以及通過免疫系統保護身體免受病原體侵害都是必不可少的。它們在健康和疾病中發揮著核心作用，是藥物的主要目標。

為了充分了解蛋白質及其無數功能，研究人員開發了復雜的方法來通過先進的顯微鏡觀察和研究它們，改進光檢測、成像軟件以及先進硬件系統的集成。

在一項新研究中，亞利桑那州立大學的通訊作者 Shaopeng Wang 和他的同事描述了一種新技術，該技術有望徹底改變蛋白質和其他重要生物分子的成像，使這些微小實體能夠以前所未有的清晰度和比現有方法更簡單的方式可視化.

“我們在這項研究中報告的方法使用普通蓋玻片而不是鍍金蓋玻片，這與我們之前報道的無標記單蛋白成像方法相比有兩個優點，”Wang 說。它與原位交叉熒光成像兼容驗證，減少了對生物樣品造成傷害的光熱效應。我組杰出的博士后研究員張鵬飛是該項目的技術負責人。

王先生在生物電子學和生物傳感器生物設計中心和生物與健康系統工程學院擔任聯合教職。該小組的研究成果發表在最新一期的《 自然通訊》雜志上。

這種被稱為瞬逝散射顯微鏡（ESM）的新方法是基于一種在古代首次發現的光學特性，即全內反射。當光從高折射介質（如玻璃）進入低折射介質（如水）時，*會發生這種情況。

當入射光的角度遠離垂直線（相對于表面）移動時，它最終達到“臨界角”，導致所有入射光都被反射，而不是通過第二介質。（為了正確照亮生物樣品，使用了激光。）

全內反射產生一個漸逝場，當這些分子被固定在蓋玻片上時，它可以激發玻璃-水界面處的細胞或蛋白質等分子，使研究人員能夠以驚人的細節可視化它們。

以前的方法通常用稱為熒光團的熒光標簽標記感興趣的生物分子，以更好地對它們進行成像。這個過程可能會干擾觀察到的細微相互作用，并且需要繁瑣的樣品制備。ESM 技術是一種無標記成像方法，不需要用于樣品載玻片的熒光染料或金涂層。

相反，該方法利用蓋玻片表面的細微不規則性來產生鮮明對比的圖像。這是通過成像單分子樣品散射的倏逝光的干涉和蓋玻片的粗糙紋理來實現的。

倏逝波散射的使用允許在極淺的深度（通常小于 100 微米）探測樣品，包括蛋白質。這使得 ESM 可以創建光學切片，其尺寸與薄電子顯微鏡切片相當。