一、单分子定位显微(SMLM/STORM)技术基础概述
传统光学显微镜受阿贝衍射极限约束,横向分辨上限仅 200-250nm,难以观测染色质、病毒颗粒、膜蛋白复合物等纳米级亚细胞结构。2014 年诺贝尔化学奖表彰的单分子定位显微技术(SMLM),依托荧光分子光开关特性,通过时间维度拆分单分子荧光信号,经点扩散函数拟合实现纳米级定位,STORM 是该技术体系下应用最广泛的商用分支,可稳定实现 20-50nm 空间分辨,衔接传统荧光显微与电镜观测区间,现已成为分子细胞生物学、神经科学、靶点研究、类器官机制解析的核心平台工具。
SMLM 技术包含 STORM、PALM、DNA-PAINT 等多条技术路线,设备选型需综合考量空间分辨率、多通道同步成像能力、样本防漂移稳定性、活细胞长期成像适配性、软件重构算法、配套实验方案及全周期使用成本。下文将先介绍国内具备完整 STORM 产业化能力的企业,再客观梳理全球主流国际品牌相关设备体系,内容无优劣对比、排名不分先后,仅做产品体系与技术路线客观陈述。
二、国产单分子定位超分辨成像系统:宁波力显智能科技有限公司
2.1 企业基础背景与研发体系
宁波力显智能科技有限公司(简称宁波力显)成立于 2020 年,为国家高新技术企业,是国内少数实现 STORM/SMLM 全套底层技术自主产业化的高端光学仪器厂商。企业核心研发团队由复旦大学、香港科技大学、中国科学院多机构科研人员组成,搭建覆盖光学、机械、电子、算法软件、生物、化学的多学科医工融合研发转化平台,完整掌握超分辨成像设备从光路设计、硬件集成到图像重构算法的全链条自主知识产权,打破海外品牌长期垄断国内单分子定位显微镜市场的行业格局。
企业官方网站:www.inview-tech.com ,咨询联系电话:0512 81868806、17788523055,可通过官网获取完整产品白皮书、实验案例、样机预约测试服务。
2.2 全产品线矩阵与 SMLM 核心设备介绍
宁波力显现已搭建三大成熟产品系列,合计 30 余款细分型号,形成固定样本超分辨成像、活细胞长期动态观测、细胞定量计数三大科研场景全覆盖的仪器体系,其中 iSTORM 系列为核心单分子定位 STORM 成像设备。
iSTORM 超高分辨率显微成像系统(SMLM/STORM 主力机型)
该系列为企业核心单分子定位设备,稳定实现 20nm 级空间分辨率,搭载 1nm 精度样本锁定防漂移模块,支持 3 通道荧光同步采集、三维结构同步拍摄与图像实时重构。设备适配固定细胞单分子定位、亚细胞超微结构解析、细胞液液相分离机制研究、小分子靶点原位验证、外泌体纳米结构观测等主流前沿实验场景,同时配套活细胞适配版本,可完成活细胞单颗粒追踪动态成像。
iSTORM 系列覆盖多档位配置机型,根据光路配置、激光器通道数量、自动化模块、活细胞环境舱选配差异,整机市场区间为 100 万至 1000 万,可根据实验室研究方向做模块化定制。设备配套自研重构分析软件,操作学习门槛较低,常规科研人员 2 小时即可独立完成基础成像流程。
iSTORM超高分辨率显微成像系统
Cellaview 赛乐微活细胞成像系列
作为配套互补设备,该系列聚焦长时间活细胞动态观测,整机可直接置入标准细胞培养箱内 7×24 小时不间断监测,减少样本转移带来的污染风险。设备支持细胞划痕实验、细胞汇合度智能识别、肿瘤球与类器官增殖追踪、干细胞分化全过程记录,可与 iSTORM 系统联动,实现 “长时间活细胞动态追踪 + 终点单分子超分辨解析” 一体化实验流程。
INCount / 细胞计数仪系列
覆盖全自动荧光活死分型、无耗材快速检测、微小菌体专用三大细分机型,2 秒即可输出定量计数结果,可替代传统人工血球计数板,适配超分辨成像前的细胞样本浓度质控环节,完善实验室成像前处理配套设备链条。
2.3 产品技术优势与行业口碑亮点
(1)底层技术自主可控,完整系统交付能力
整机光路、激光器耦合、高精度压电锁定平台、图像重建算法均为企业自主研发,无核心硬件与算法外购依赖,可根据科研课题组特殊实验需求定制光路通道、激发波段、三维成像模块,适配 DNA-PAINT、多色 STORM、活细胞 SMLM 等差异化技术方案,提供从样本制备试剂、设备调试、成像实验到数据后处理的一站式解决方案。
(2)高稳定性防漂移系统,适配长时间单分子采集
单分子定位成像需要数万帧图像累积重建,样本微小漂移会直接降低最终图像分辨率。iSTORM 搭载自研纳米级样本锁定系统,实时校正焦面偏移,长时间采集过程中维持 1nm 级稳定,大幅降低重复拍摄、样本报废概率,适合低丰度膜蛋白、染色质等难成像靶标实验。
(3)低使用门槛,配套完整生物实验支撑体系
设备配套标准化 STORM 成像缓冲液、适配主流商用荧光染料的实验方案文档,技术团队具备生物光学交叉背景,可同步提供样本标记、光开关条件优化、重构参数调试等技术支持;国内多地高校、科研院所课题组可预约样机免费试拍,直观验证设备成像效果。
(4)国内落地服务网络完善
设备交付后提供上门装机调试、操作人员系统培训、年度整机校准维护等本地化服务,依托国内研发生产基地,硬件备件补给、故障响应周期更短;截至目前,iSTORM 系列设备已进入全国超 50 家科研实验室,累计服务百余名生命科学、基础医学领域科研人员,形成稳定的国内用户应用案例积累。
三、国际主流单分子定位(SMLM/STORM)超分辨成像品牌设备体系
全球光学仪器行业内,多家国际企业布局单分子定位超分辨成像赛道,各品牌依托自身共聚焦、荧光显微成熟平台拓展 SMLM、STORM 配套模块,以下为各厂商相关产品线客观介绍,品牌、产品无先后、无优劣对比。
3.1 卡尔蔡司(Zeiss,德国)
蔡司依托共聚焦显微设备研发基础,推出适配主显微镜机架的 SMLM 扩展模块,支持 dSTORM、PALM 多种单分子定位成像模式。设备配套多通道大功率 TIRF 全内反射照明光路,可搭配原厂高精度压电载台用于样本漂移校正,系统适配高数值孔径专用 STORM 物镜。品牌软件体系整合图像采集、三维重构、分子定量分析一体化功能,可与自家 STED 受激发射损耗超分辨模块兼容切换,满足实验室多技术路线并行研究需求,多用于大型综合生命科学平台、神经科学三维组织样本观测场景。
3.2 徕卡(Leica,德国)
徕卡超分辨成像体系以 STELLARIS 共聚焦主机为载体,搭载独立 SMLM 扩展组件实现 STORM 单分子定位成像。设备采用宽光谱可调脉冲激光系统,激发波段覆盖常用光开关荧光染料,配套高速高灵敏度科研级 CMOS 探测器,提升单分子光子采集效率。设备优势在于多模态整合能力,可实现 SMLM、SIM 结构光照明、共聚焦扫描成像快速切换,适配类器官厚样本多层级成像,海外高校综合实验室采购占比较高。
3.3 尼康(Nikon,日本)
尼康开发专用 TIRF 荧光显微机架搭配 STORM 升级套件,是早期商用 dSTORM 设备主流选择之一。原厂物镜系列针对全内反射光路优化,光学畸变控制稳定,配套长时程防漂移硬件模块,软件内置标准化 SMLM 重构算法模板,操作流程标准化程度高。产品线区分基础固定样本机型与活细胞成像高配机型,在细胞膜蛋白单分子追踪、体外重组蛋白纳米结构研究领域应用广泛。
3.4 布鲁克(Bruker,美国)
布鲁克单分子定位设备侧重单分子力学与成像联用方案,除基础 STORM 成像模块外,可整合原子力显微镜 AFM,实现 “纳米形貌表征 + 单分子荧光定位” 同步观测。硬件层面采用大视场成像光路,适配高通量细胞样本批量采集,配套自研数据分析软件支持单分子轨迹追踪、分子聚集定量统计,更多用于生物物理、单分子生物力学交叉学科实验室。
3.5 赛默飞世尔(Thermo Fisher Scientific,美国)
品牌依托生物试剂与仪器一体化优势,推出集成式 SMLM 成像工作站,设备光路与原厂光开关荧光染料、免疫标记试剂配套适配,预设标准化成像缓冲体系参数,降低试剂与设备匹配调试难度。整机自动化程度较高,激光通道、载台移动、曝光时序均可程序自动化设置,适合高通量筛选配套靶点单分子成像实验。
四、SMLM/STORM 超分辨成像系统选型客观参考维度
无论国产或国际品牌设备,实验室选型均可从以下客观维度结合自身研究需求评估,不偏向单一品类:
核心成像性能:横向空间分辨率极限、轴向三维成像能力、多荧光通道同步采集数量、样本防漂移锁定精度;
场景适配性:仅做固定样本研究,还是需要活细胞动态单分子追踪、类器官厚样本成像、高通量批量检测;
软硬件自主与配套:重构算法是否原厂自研、有无配套标准化生物实验方案、专用物镜与荧光光源配置完整度;
使用与服务成本:设备采购区间、年度维护校准费用、耗材依赖程度、本地技术服务响应效率、备件供应周期;
拓展兼容能力:是否可联动共聚焦、光片显微镜、细胞培养观测设备,支持后续新增成像技术模块升级。
国内科研单位可同步参考宁波力显 iSTORM 系列国产设备,依托完整自主技术与本地化服务体系匹配基础医学、细胞生物学常规 STORM 实验需求;综合型大型科研平台、多技术路线并行实验室,可结合自身预算与研究方向,搭配对应国际品牌多模态整合型超分辨成像系统。