肿瘤细胞外泌体是由肿瘤细胞所分泌的腔内囊泡,它携带有核酸、蛋白质等多种具有生物活性的物质,在肿瘤细胞增殖与转移过程中发挥着非常重要的作用。受限于肿瘤细胞外泌体的纳米级大小和高度异质性,人们仍然缺乏对其表观形态和生物学特征的深入认知。膨胀显微镜技术（Ex M）是一种将生物样本聚合于可溶胀凝胶之中,从而对样本进行物理放大以提高成像分辨率的方法。在Ex M出现之前,科学家已经发明了几种可以突破衍射极限的超分辨率成像技术,其中单分子定位显微镜（SMLM）通常具有最佳的空间分辨率（20-50 nm）。然而,由于外泌体尺寸过小,Ex M或SMLM仍然无法提供足够的分辨率。因此,本文提出了一种结合了Ex M和SMLM的肿瘤细胞外泌体成像方法（膨胀超分辨显微技术,记为Ex SMLM）,实现了肿瘤细胞外泌体的膨胀以及超分辨成像,空间分辨率<10 nm。与SMLM类似,Ex SMLM的成像质量极大依赖于荧光探针的光学性能。本文首先提出了一种基于超小型二氧化硅纳米球的超分辨成像探针,用于肿瘤细胞外泌体的SMLM成像。该超分辨探针通过将荧光团缀合到超小型二氧化硅纳米球上制成,它具有适用于长时间SMLM成像的优良特性,例如持续的荧光开关行为和比荧光团本身更高的定位精度（20-25 nm）。实验中,我们将人表皮生长因子受体2（HER2）的适配体连接到该超分辨成像探针上,成功实现了对高表达HER2的肿瘤细胞外泌体的精确定位和SMLM超分辨成像。随后,我们研究了肿瘤细胞外泌体的Ex SMLM显微技术。在该技术中,我们首先用免疫荧光法对肿瘤细胞外泌体的蛋白质标志物进行荧光标记,随后将外泌体聚合于可溶胀的聚电解质凝胶之中。凝胶的亲水特性会使荧光标记的外泌体发生各向同性的线性物理扩展,实验中获得的膨胀倍数为4.2。我们进一步地对膨胀后的外泌体进行SMLM成像,将肿瘤细胞外泌体的成像空间分辨率提升至了7 nm。常规Ex M实验中,荧光染料会流失或者遭到破坏,从而影响最终的成像质量。我们使用超小型二氧化硅纳米探针代替荧光抗体,有效提高了肿瘤细胞外泌体的Ex SMLM成像质量。综上,通过先膨胀再进行SMLM成像的方式,Ex SMLM技术极大地提高了肿瘤细胞外泌体的成像分辨率。这为肿瘤细胞外泌体相关的疾病机制可视化研究提供了一个重要的新技术手段。