双螺旋点扩散函数（DH-PSF）技术通过对成像系统光瞳面波前相位的调控，将系统的PSF改造为DH-PSF，可实现大深度、高精度的三维纳米尺度成像，被广泛应用于生命科学、材料科学、工业检测等领域。详细阐述了DH-PSF技术的基本原理、DH相位片的设计方法及其运用方法，并在此基础上介绍了该方法在深度估计技术、纳米尺度三维单颗粒示踪、超分辨荧光显微技术、新型激光扫描荧光显微技术等领域的应用研究进展，着重讨论了DH-PSF技术在这些应用实例中的优势，为相关领域的研究提供有益的参考。最后，对DH-PSF技术及其应用的发展方向进行展望。

Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) and single particle tracking (SPT) techniques determine the diffusion coefficient from average diffusive motion of high-concentration molecules and from trajectories of low-concentration single molecules, respectively. Lateral diffusion coefficients measured by FRAP and SPT techniques for the same biomolecule on cell membrane have exhibited inconsistent values across laboratories and platforms with larger diffusion coefficient determined by FRAP, but the sources of the inconsistency have not been investigated thoroughly. Here, we designed an image-based FRAP-SPT system and made a direct comparison between FRAP and SPT for diffusion coefficient of submicron particles with known theoretical values derived from Stokes–Einstein equation in aqueous solution. The combined iFRAP-SPT technique allowed us to measure the diffusion coefficient of the same fluorescent particle by utilizing both techniques in a single platform and to scrutinize inherent errors and artifacts of FRAP. Our results reveal that diffusion coefficient overestimated by FRAP is caused by inaccurate estimation of the bleaching spot size and can be corrected by simple image analysis. Our iFRAP-SPT technique can be potentially used for not only cellular membrane dynamics but also for quantitative analysis of the spatiotemporal distribution of the solutes in small scale analytical devices.

研究不同分化的食管癌细胞Cx43蛋白的表达和空间定位及其对食管癌细胞的生物学行为的影响。应用合适的荧光探针和激光扫描共聚焦显微镜, 通过单粒子跟踪图像分析, 检测Cx43蛋白荧光团在食管癌细胞中的表达和分布。Cx43在高分化食管鳞癌EC9706中的分布与EC109细胞相似, 特别是细胞膜呈现明显的荧光团; 近细胞膜Cx43蛋白含量相对细胞质增高, 具有在细胞膜构建细胞通信的结构基础, 预示着细胞向良性发展的趋势。低分化食管鳞癌KY150细胞和食管癌SHEEC细胞中Cx43蛋白的荧光团主要分布在近核膜的细胞质中, 较少分布在细胞膜附近;近核膜的Cx43蛋白含量比近细胞膜的含量高, 说明Cx43蛋白在细胞质中的滞留状态。研究显示SPT图像可以直观地示踪Cx43蛋白荧光团在食管癌细胞中的分布, 从而确定Cx43蛋白在不同分化的食管癌细胞中表达及定位的痕迹。

半导体聚合物作为功能有机高分子材料被广泛应用于有机光电子器件领域的研究。近年来由半导体聚合物构成的荧光纳米粒子引起了广泛的研究兴趣。这类新型纳米探针具有光学吸收截面大、量子效率高、辐射跃迁速率快、光稳定性好等特性, 在荧光成像和生物传感等领域获得了重要应用。本文简要概述了近年来半导体聚合物纳米粒子的研究进展, 包括其光物理性质、表面功能化以及在细胞标记、体内成像、生物传感、单粒子示踪、药物输送和光动力学疗法等领域的应用。