利用偏振定位显微镜检测纳米尺度膜弯曲

生物膜在纳米尺度的曲率对囊泡运输、细胞器形态和疾病传播至关重要。本文报道了偏振定位显微镜（PLM）的开发，这是一种点描式光学成像技术，用于检测纳米尺度膜曲率，并与单分子动力学和分子分选相关联。PLM结合了偏振全内反射荧光显微镜（TIRFM）和单分子定位显微镜，以亚衍射极限分辨率揭示膜取向，且不通过点扩散函数（PSF）操控降低定位精度。此外，与三维单分子定位显微镜（如PALM或STORM）相比，PLM检测膜曲率所需的定位事件更少，这使得通过PLM检测曲率的速度比通过三维单分子定位快10倍。凭借高灵敏度，PLM检测曲率时提供的超分辨图像，其信噪比较衍射受限的偏振TIRFM增强超过10倍。利用旋转受限的亲脂性荧光团和偏振入射荧光激发，膜弯曲事件得以超分辨揭示。PLM检测到半径≥24 nm的工程化半球形膜曲率，单个荧光团的定位精度为13 ± 5 nm。此外，还实现了对依赖于膜拓扑结构的分子动力学的解析。单个DiI分子在平面支撑脂质双层中的扩散系数比在纳米尺度膜曲率内高7.6倍。