4Pi 显微镜的原理
4Pi 显微镜利用两个相对的物镜同时照射样品，并收集来自两个物镜的光信号。这种双向照明和检测的方式能够有效地减小光轴方向上的焦深，从而提高轴向分辨率。简单来说，4Pi 显微镜通过叠加来自两个物镜的信号来限制激发光的体积，并实现轴向分辨率的提升。这种方法类似于将两个传统的显微镜“叠加”在一起，以获得更精确的图像。
STED 显微镜的原理
STED 显微镜，全称为受激发射损耗显微镜（Stimulated Emission Depletion microscopy），其原理是基于受激发射。它使用两束激光：一束激发光用于激发荧光分子，另一束呈甜甜圈形状的 STED 光束则用于将激发区域外的荧光分子“关闭”。通过控制 STED 光束的强度，可以缩小荧光点的尺寸，从而超越传统光学显微镜的衍射极限，实现超分辨率成像。STED 显微镜极大地提高了横向分辨率。
4Pi-STED 显微镜的优势
将 4Pi 显微镜和 STED 显微镜相结合，可以同时提高轴向和横向分辨率。这种组合产生的 4Pi-STED 显微镜，能够以纳米级的分辨率观察生物样本的三维结构。这对于研究细胞内部的复杂结构，例如蛋白质聚集、细胞骨架的组织以及细胞器的相互作用，提供了前所未有的视角。这种技术在生物医学研究领域具有巨大的潜力。
- 高分辨率： 同时提高轴向和横向分辨率，实现纳米级成像。
- 三维成像： 能够对生物样本进行三维结构分析。
- 应用广泛： 适用于各种生物样本，如细胞、组织等。
应用领域
4Pi-STED 显微镜在生物医学研究中具有广泛的应用，例如：
- 细胞生物学： 研究细胞内部的精细结构，例如细胞骨架、细胞器等。
- 神经科学： 研究神经突触的结构和功能。
- 病毒学： 研究病毒与宿主细胞的相互作用。
- 药物研发： 观察药物在细胞内的分布和作用机制。
结论
4Pi-STED 显微镜作为一种先进的超分辨率成像技术，极大地提升了光学显微镜的分辨率，为生物医学研究提供了强大的工具。它结合了 4Pi 显微镜和 STED 显微镜的优势，实现了在三维空间中以纳米级分辨率观察生物样本的能力，极大地推动了生物学研究的发展。