立体暗场干涉术：一种用于单分子亚纳米力谱与单细胞三维追踪的通用定位方法

超分辨三维追踪，如 PSF 工程或倏逝场成像，长期以来被用于追踪微粒并提升单分子力谱测量的通量。然而，现有方法存在两个缺点。首先，与光镊或 AFM 相比精度不足。其次，其信号对位置的依赖关系复杂，需要进行耗时的校准步骤。在此，我们引入一种新方法，规避了这两个问题，可对稀释颗粒进行简单、通用且高效的三维追踪，同时在三个空间方向上均提供亚纳米的帧间精度。其原理是结合立体视觉与干涉测量，从而通过两个干涉条纹图案之间的距离来测量 z（轴向）位置。该立体视觉技术的线性特性免除了查找表的需要，而结构化的干涉图案增强了精度。另一方面，该 PSF 的扩展空间足迹最大化了每帧探测到的光子数，且无需特殊相机，也无需复杂硬件。因此，凭借其简单性与通用性，我们相信 SDI（立体暗场干涉术，Stereo Darkfield Interferometry）技术有潜力显著推动三维追踪的普及。我们借助磁镊在各种单分子测量中证明了该技术的效率。特别地，我们展示了对涉及短至 1 nm 轴向步长的两态动力学的精确量化。随后我们表明 SDI 可直接嵌入商用物镜中，提供一种在三维中追踪多个单细胞的方法。