超分辨STED顯微鏡通過受激發射損耗機制突破光學衍射極限，實現納米級分辨率成像。本文結合實際操作經驗，系統梳理從樣品制備到圖像優化的全流程技巧，助力研究者高效獲取高質量超分辨數據。

一、樣品制備的精細化控制

熒光標記策略

選擇與STED損耗光波長匹配的染料：592nm損耗光適用mTFP1、eGFP等；660nm損耗光適用DsRed、Alexa Fluor 546等。避免使用DAPI/Hoechst等核染料以減少背景干擾。

優化標記密度：建議使用2-5倍常規濃度抗體，確保超分辨成像所需的熒光信號強度。

封片劑與樣品厚度

樣品厚度需控制在20μm內，封片劑推薦使用ProlongGold或Mowiol，折射率需接近1.518且不被損耗光激發。

避免使用Vectashield、DABCO/NPG等封片劑，防止激發背景熒光。

二、激光參數的動態優化策略

波長與功率匹配

激發光波長需接近熒光染料吸收峰，損耗光波長應位于熒光發射光譜尾部。例如，Atto 647N染料適配640nm激發光與775nm損耗光。

連續型STED建議從低功率（如50mW）開始逐步增加，脈沖型需控制脈沖寬度（<1ns）與重復頻率（80MHz）。

時間門控與數字增強

啟用時間門控探測（G-STED）或數字增強型STED，可降低損耗光需求，提升信噪比。例如，在1.3mW損耗光功率下實現90nm橫向分辨率。

三、光學系統的關鍵配置

物鏡與光斑生成

B須使用專用物鏡（如100× STED物鏡），確保激發光與損耗光空間重合。

環形光斑生成推薦渦旋相位板（固定波長）或空間光調制器（多波長可編程）。

校準與像差校正

每次開機需執行自動校準流程（Alignment），確保光束對齊。

結合自適應光學技術校正像差，提升厚樣品成像質量。

四、環境干擾的主動抑制

溫濕度與振動控制

溫度穩定在20±2℃，濕度<60%，配備主動式防震臺（抑制振動至0.1μm以下）與電磁屏蔽罩。

活細胞成像需集成恒溫培養室（37℃±0.1℃、5% CO?）與光片照明模塊，減少光毒性。

空氣潔凈度管理

使用HEPA過濾器維持ISO 5級潔凈度，避免灰塵顆粒散射光線。

五、圖像采集與后期處理技巧

多通道成像策略

采用順序掃描（Sequential Scan），避免熒光串色。檢測波長范圍需覆蓋熒光素發射峰并避開STED光波長。

啟用幀平均（4-8幀）或單分子定位（定位STED）提升分辨率。

噪聲抑制與三維重構

應用中值濾波去除椒鹽噪聲，結合去卷積算法（如Richardson-Lucy）優化分辨率。

三維成像推薦isoSTED架構，結合自適應光學校正軸向像差，實現各向同性分辨率（如50nm×50nm×50nm）。

六、常見問題的預防性處理

光漂白與光毒性控制

使用低功率損耗光、光片照明或抗氧化緩沖液（如OxyFluor）。

避免長時間激發，采用快門控制減少非必要曝光。

污染與漂移處理

每日清潔物鏡與載物臺，定期更換浸液（如油鏡需專用鏡油）。

啟用實時反饋系統（壓電陶瓷掃描臺）與標記物追蹤算法，糾正樣品漂移。

掌握STED顯微鏡的操作核心在于理解熒光損耗機制與光學系統的協同優化。