2026年8月4日，马萨诸塞州剑桥市 — 麻省理工学院（MIT）和哈佛大学的研究人员开发出一种超分辨成像技术，使用户能够以亚原子细节精确可视化分子结构——比传统染料清晰约1000倍——同时极大简化了成像过程。该平台被研究人员称为“上转换随机光学重构显微术”（U-STORM），其核心在于能够精确控制自发且持续闪烁的上转换纳米颗粒（UCNPs）。

此前的研究认为上转换纳米颗粒完全具有光稳定性且不会闪烁。基于定位的超分辨显微技术（包括随机光学重构显微术[STORM]）完全依赖于发光体的随机闪烁来区分紧密排列的分子，这意味着UCNPs在历史上被认为不适合此类成像。

MIT化学系Pfizer Inc. — Gerald Laubach职业发展助理教授、MIT与哈佛博德研究所核心成员Sam Peng说道：“我们的工作始于一个问题：我们能否开发一种超分辨成像平台，既能长期成像、多色成像、操作简便，又能在不使用成像缓冲液或额外光学控制的情况下实现极高的定位精度？”。Peng实验室的研究人员主导了这项工作。

“单分子定位显微技术能够实现高分辨率生物成像，但其精度受限于传统荧光团的快速光漂白。同时，多色成像还受限于需要使用光谱不同的染料，这些染料需要分别激发或顺序采集，”研究人员在一篇描述该进展的论文中表示（见下文）

“MIT研究人员开发了一种名为上转换随机光学重构显微术（U-STORM）的开创性超分辨成像平台。该系统仅需一台近红外激光器即可运行，从而大幅降低了实验的复杂性。图片来源：MIT。”

MIT和博德研究所团队发现，当前工作中使用的约10纳米核壳结构颗粒在连续近红外激发下可被诱导产生自发闪烁。这种闪烁行为可持续进行，无需复杂的成像缓冲液、氧清除剂或外部光学调制。

U-STORM的无限闪烁能力使研究人员能够从同一颗粒收集超过88,000个定位事件，将定位精度提升至前所未有的0.6埃。“通过阐明这种闪烁的潜在物理机制，我们设计了蓝色和红色发光探针，用于多色上转换随机光学重构显微术，”研究人员在论文中表示。

此外，与传统多色超分辨成像需要多台昂贵激光器和精密光学对准不同，U-STORM仅需一台近红外激光器即可同时激发发射不同颜色的纳米颗粒。研究人员表示，这大幅降低了实验的复杂性，并且在更广泛的意义上，为镧系纳米材料建立了全新的设计原则。

该团队已经在着手扩展颜色范围，使颗粒更小、更亮，并部署U-STORM来研究复杂的纳米级蛋白质组织和细胞信号通路。

       这项研究发表于《自然·纳米技术》（www.doi.org/10.5281/zenodo.21397571）。