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单分子定位超分辨显微成像技术利用特殊荧光分子的光开关特性，突破衍射极限，将荧光显微镜的分辨率提高了一个数量级，可以揭示纳米尺度下的亚细胞结构。因受定位原理的限制，该技术轴向分辨率比侧向分辨率低2-3倍（一般为50nm左右），影响了其三维解析能力和应用。

在“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项的支持下，中国科学院生物物理研究所研究人员通过研发非对称干涉光路成像方法，突破了轴向分辨率的极限。与传统的柱面镜成像方法相比，非对称干涉光路成像方法将定位精度提高了6倍以上，将单分子定位成像的轴向分辨率提升到了纳米尺度，实现了轴向的单分子干涉定位成像。研究人员据此技术研制出了新型干涉定位显微镜（ROSE-Z），利用ROSE-Z显微镜的高分辨率三维解析能力，研究团队成功实现了对细胞内微管直径中空结构的解析。同时团队在ROSE-Z显微镜的基础上扩展了多色成像以及厚样品成像功能，对细胞样品进行了纳米精度三维双色成像，并验证了细胞厚样品成像能力。这些结果证明该方法在具备优异的轴向分辨率的同时，也具备很高的可扩展性以及操作便捷性，为细胞内三维纳米结构的研究提供了有力的研究工具。研究成果近期发表在Nature Methods杂志上。