哈工大谭久彬院士团队合作发明化学反应发光超分辨成像新方法

（刘培香 桂家辉/文 桂家辉/图）8月12日，我校仪器科学与工程学院谭久彬院士团队赵唯淞教授等与浙江大学冯建东教授合作，在超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。研究成果以《化学反应发光超分辨成像》（Luminescent-reaction-enabled super-resolution imaging）为题发表于《自然》（Nature）。研究团队开发了一种无需外部光激发的超分辨成像新技术，利用化学反应过程中产生的光信号作为成像光源，通过化学反应内在的涨落特征获取超分辨信息，在国际上首次实现了化学反应发光特异性超分辨成像。该方法从根本上突破光毒性、光损伤、自荧光干扰的限制，实现零背景、超长时程的连续动态活体超分辨成像，为跨时间尺度研究亚细胞结构演变及互作、微量分子超分辨检测等生命科学与生物医学研究提供了新的科学观测手段。

荧光超分辨成像技术的出现突破了传统光学衍射极限，为解析细胞内部纳米尺度结构和动态生命过程提供了重要工具。然而，现有超分辨成像方法是建立在“光源照射-信号响应”的技术框架之上，在获得高空间分辨率的同时，不可避免地引入光毒性、光漂白以及背景信号干扰等问题，使长时间、高保真、低扰动的活细胞动态连续观测面临严峻挑战。如何突破经典超分辨成像模式，实现更加生物兼容、持续、高质量的超分辨观测，成为亟待解决的重要科学问题。

针对上述问题，研究团队提出了一种基于化学反应发光的超分辨成像新方法（Luminescent Reaction-enabled super-resolution Imaging via Entropy-weighted correlation combined with Deconvolution，RIED）。不同于传统荧光超分辨技术依赖外部光激发的成像模式，RIED利用化学反应发光分子对细胞内部结构进行特异性标记，并根据化学反应过程中的光子涨落特性以及信息熵分布规律，设计了高效信息提取与重建算法，由此实现了世界上首次化学发光特异性超分辨成像。此外，RIED突破了传统荧光成像中光毒性、自荧光干扰的限制，实现了近零背景的三维超分辨亚细胞结构网络成像。研究团队进一步构建了多模式高效反应发光成像体系，涵盖电化学发光（Electrochemiluminescence，ECL）、化学发光（Chemiluminescence，CL）与生物发光（Bioluminescence，BL）根据不同成像需求发挥各类反应体系优势，实现从高灵敏分子检测到活细胞连续动态观测的多场景应用，为生命科学研究带来新的突破机遇。

化学反应发光超分辨成像RIED实现无激发光连续长时程、近零背景活细胞超分辨观测

研究团队将RIED应用于活细胞线粒体动态成像，实现了连续超过41小时、空间分辨率100纳米的无漂白稳定超分辨成像，完整观测了细胞内线粒体的长期运动与迁移过程，并在单线粒体水平上定量解析了线粒体跨细胞迁移的动力学特征，为揭示长时间尺度下线粒体动态变化规律提供了重要技术手段。同时，RIED也为无外部光照干扰条件下持续动态观测复杂生命过程中细胞器与分子行为及演变规律提供了新的成像工具。

赵唯淞教授和冯建东教授为论文共同通讯作者，浙江大学博士后朱文鑫、博士研究生张弛和我校仪器学院博士研究生桂家辉为论文共同第一作者。论文共同作者还包括我校仪器学院曲丽颖副研究员、博士研究生韩镇谦。

该项工作受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、我校青年科学家工作室项目资助。 

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10889-7