文献综述（或调研报告）：
远场光学显微镜凭借其非接触、无损伤、可探测样品内部等优点，一直是生命、材料等科学中最常用的观测工具[12]。但由于衍射极限的存在，传统光学显微镜的分辨率仅为200-300 nm[6,10]。为揭示诸如细胞等微小结构的分子尺度的动态和结构特征，提高光学显微镜分辨率成了迫切的需求[1]。近十年来，科学家们已经发明了许多能够突破衍射极限的光学成像技术，如受激辐射损耗显微技术（STED），结构光照明显微技术（SIM），单分子荧光定位显微技术（SMLM）等[7]。其中，SMLM技术能达到的分辨率最高（lt;50nm），是精细观测单细胞、单分子水平生命过程的强有力工具[4,5,14]。
SMLM成像原理是单分子定位成像，这个过程需要对标记了荧光探针的样本进行稀疏激发、分时成像，最终通过算法分析得到超分辨成像结果[8]。然而，要实现SMLM成像，构建出能够满足其成像需求的特殊光学探针是首要任务。
首先，能够实现SMLM的光学探针除了有尺寸和定位要求以外，还需要探针具备以下三个要求：其一探针要能够不停闪烁。其二探针闪烁周期既不能太长不方便观察，也不能太短无法观察。其三：探针闪烁时，明暗区分度要明显[2]。换言之，即要求探针具有占空比足够低，优良的光稳定性，高定位精度，低背景荧光干扰，高荧光对比度，多闪烁循环次数和每个分子能够辐射足够多的光子数等特性[13]。这些要求在1997年的一篇值得被永远铭记的报告中被满足了。1997年研究人员发现了具有光开关性质的黄色荧光蛋白分子，这种能够不停闪烁的黄色荧光蛋白分子，符合SMLM光学探针的所有要求[2]。
其次，要将荧光蛋白与二氧化硅小球结合形成探针，需要在荧光蛋白和二氧化硅小球之间建立起一种相对稳定的连接。研究人员发现可以通过二氧化硅小球表面的功能化修饰，并利用有机反应使二氧化硅小球和荧光蛋白稳定连接，从而实现二氧化硅小球的染料负载。虽然早在多年以前就已经实现了微米级小颗粒的染料负载，但是在后续的研究中如何实现纳米级小颗粒的染料负载始终困扰着研究人员。因为当颗粒尺寸明显缩小时，染料溶液的局部浓度波动就会使每个颗粒所负载的染料分子数量出现巨大的差异，最终导致同一批探针荧光强度差距过大无法真长投入使用。起初有研究团队提出了用可编程材料来解决这一问题，但在后续的实验中证明这种方法的实验成功率是非常有限的。其后，又有研究团队提出可以通过控制颗粒合成期间共价附着染料的方法解决这一问题，但后续实验证明这种方法将导致颗粒合成期间二次粒子合成的加聚。再后，研究发现可以通过基于有机硅烷连接化学的共价封装使这一问题得到了充分的解决[1]。
不过在单分子定位显微镜（SMLM）成像中所运用的探针荧光强度的微小不同并不会对使用造成太大的问题。一方面，超分辨成像利用的是定位法重构图像，荧光强度不均不影响超分辨定位[8]。另一方面，不同的探针之间是根据它们对应的辐射光谱来区分的，即使所制备出的荧光探针由于受局部浓度的影响具有不同的荧光强度。只要是同一种负载了同一种染料的荧光探针它们的辐射光谱所对应的峰值就基本一致，换言之它们将辐射出相同波长的光。因此纳米级颗粒不能如同微米级颗粒一样通过“浴染”的方法来负载染料问题也就显得不是那么严重了[2]。
同时，在连接染料和二氧化硅小球的过程中，分别有同质生长法和种子生长法两种不同的方法。其中，种子生长法生成的荧光纳米粒子（SNP）具有更优良的性能，并且这种培养方法所适合的探针的荧光强度范围也要远超前一种。研究表明通过种子生长法，可以在有效控制粒子尺寸的同时，实现高染料负载，最终生成符合我们需要的荧光纳米二氧化硅探针[1]。
如今，超分辨成像技术已经变得越来越成熟。2014年诺贝尔化学奖颁发给了在超分辨荧光成像上做出突出贡献的美国科学和德国科学家[11]。同时单分子定位成像技术作为超分辨成像技术中的一部分也在不断成熟，并且不断优化。2015年发表在SCIENCE上的一篇文章就通过结合高速超分辨成像和超分辨光学荧光探针标记实现了在成高密度标记样本中运用更少的帧数来准确重构图像。[3]这篇文章的发表更是给基于定位成像的超分辨成像技术带来了一个更为广阔的应用前景。同时科学从来都不是一个有限的框，2017年也有研究团队开始探索不同超分辨成像技术的结合应用[9]。同年，荧光探针的应用领域也得到了扩展[15]。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
