可再激活受激发射损耗显微术(ReSTED)的特性与应用_abio生物试剂品牌网
本研究成果由Qiqi Yang、Akimitsu Narita、Mischa Bonn、Xiaomin Liu等20位学者合作完成，论文题为《Reactivatable stimulated emission depletion microscopy using fluorescence-recoverable nanographene》，于2025年2月在线发表于《Nature Communications》期刊。
重要发现
01纳米石墨烯的光物理特性革新STED原理
传统STED技术的瓶颈在于：
光漂白限制：高强度耗尽光（通常775 nm）永久破坏荧光分子，导致分辨率提升以牺牲成像时间为代价。
环境依赖：抗淬灭剂的使用限制生物应用场景。
DBOV-Mes的引入颠覆了这一局限：
荧光可逆切换机制：
关闭状态：561 nm激发光引发双光子电离，DBOV-Mes释放电子形成非荧光的自由基阳离子（DBOV-Mes⁺）。
开启状态：775 nm耗尽光被DBOV-Mes⁺吸收，触发单光子诱导的电子重组，恢复荧光。
高稳定性：连续7次“开-关”循环后荧光强度无衰减，而传统荧光分子损失超30%。
02ReSTED成像性能验证
实验设计：分辨率提升：DBOV-Mes嵌入聚苯乙烯薄膜后，STED成像分辨率达73nm（共聚焦为119nm），揭示亚微米结构。
长时程3D成像：对玻璃基底裂纹进行1小时三维扫描（层厚0.15μm），荧光保留率超70%，总成像时间73分钟。
生物应用：
标记脂质体药物载体：
新鲜脂质体（直径20-100nm）实现184nm分辨率3D成像。
储存1年的脂质体发生形变（囊泡融合），STED清晰分辨簇状大囊泡。
DBOV-Mes在空气与PBS缓冲液中荧光恢复率达100%，而水中仅部分恢复（电子被水分子捕获）。这一特性使其成为首个无需抗淬灭剂的高分辨成像探针。
创新与亮点
01突破性技术将“耗竭光”转化为“再生工具”
传统STED的耗尽光必然导致荧光损失，而ReSTED创新性地利用同一束775nm光同时实现两种功能：
上坡路：对扫描区域进行荧光耗竭（提升分辨率）。
下坡路：对邻近区域进行荧光激活（延长寿命）。
这种“边破坏边修复”的循环机制，使分辨率和成像时间从“二选一”变为“全都要”。
02 应用价值：推开活细胞长时程成像大门药物研发：首次实现脂质体载体在近生理环境（PBS）下的长期超分辨监控，为药物释放机制研究提供工具。
材料科学：纳米级玻璃裂纹的3D演化观测，助力材料失效分析。
成本优势：摆脱商业抗淬灭剂依赖，降低成像成本90%以上。
03 从实验室到临床的潜力核心技术已申请国际专利，覆盖探针设计（DBOV-Mes衍生物）与成像系统。水溶性纳米石墨烯的同步开发，将加速其在临床诊断中的应用。
总结与展望ReSTED技术通过纳米石墨烯DBOV-Mes的光物理特性重塑了STED显微原理，解决了光漂白这一40年未解的难题。
其核心价值在于：
无需抗淬灭剂实现小时级3D成像；
兼容生物环境；
分辨率突破至73nm。
当前限制主要在于水环境中的不完全恢复（电子被水捕获），未来可通过开发水溶性纳米石墨烯（如已报道的氮掺杂DBOV）或优化激光参数（连续光替代脉冲光）进一步突破。随着多色纳米石墨烯（覆盖可见-近红外光谱）的发展，ReSTED有望成为活细胞超分辨成像的通用平台，推动癌症动态追踪、神经突触传输等前沿研究。
论文信息声明：本文仅用作学术目的。
Yang Q, FAIlla AV, Turunen P, Mateos-Maroto A, Gai M, Zuschratter W, Westendorf S, Gelléri M, Chen Q, Goudappagouda, Zhao H, Zhu X, Morsbach S, Scheele M, Yan W, Landfester K, Kabe R, Bonn M, Narita A, Liu X. Reactivatable stimulated emission depletion microscopy using fluorescence-recoverable nanographene. Nat Commun. 2025 Feb 4;16(1):1341.
DOI:10.1038/s41467-025-56401-z.
