脂筏是流动于细胞质膜上富含神经鞘脂和胆固醇的纳米结构,对于正常细胞功能和生命活动非常重要。传统的生物化学分离法对脂筏的提取分离复杂而且间接,实验本身更可能改变脂筏的特性。脂筏结构的尺寸只有10~200 nm,远远超出了常规光学显微镜的分辨极限。近年来,超分辨荧光显微术的发展突破了光学衍射极限的限制,达到了横向(x,y)10~20 nm,纵向(z)20~50 nm的空间分辨率,为人们研究细胞脂筏结构提供了强有力的工具。本论文针对细胞脂筏结构成像开展实验和方法研究。基于单分子/粒子定位纳米分辨显微成像技术,实现了细胞脂筏结构的超分辨纳米成像;对不同细胞系脂筏结构进行了纳米图像结果的比较;获取了正常细胞与异常细胞脂筏结构纳米图像的差异性特征。此外,为了进一步获得细胞脂筏上的三维动态纳米特征及实现全细胞范围内脂筏各分子的动态追踪,提出了一种大景深多粒子动态追踪方法,理论验证了该方法可以实现10μm景深范围的多粒子同时三维纳米分辨定位及追踪。本论文的主要研究工作如下:1.对实验室自行搭建的单分子/粒子定位超分辨成像系统的三维分辨率进行了测定,实验结果表明,系统的三维空间分辨率为横向22 nm、轴向52 nm,满足细胞脂筏结构纳米分辨成像的要求。2.针对细胞脂筏结构纳米成像这一应用,对相关实验条件进行了优化,确定了封片液PH值、培养基溶液、曝光时间、激光功率等最佳实验条件;结合漂移矫正,实现了细胞脂筏结构的超分辨纳米成像。对不同细胞系脂筏结构的纳米图像进行了分析与讨论,研究了正常细胞与异常细胞脂筏结构的差异性特征。3.提出了一种大景深多粒子动态追踪方法,对弯曲光栅多阶成像与双物镜探测实现双焦面法三维纳米定位进行了理论分析,基于Matlab进行了数值模拟,理论验证了该方法的可行性。本论文研究工作的创新点如下:1.实现了多种不同类型细胞脂筏结构的纳米成像,获取了它们的纳米特征;获取了正常与异常细胞脂筏纳米结构的差异性特征。这些研究结果将为相关领域的研究提供基础支撑。2.提出了一种实现大景深纳米分辨的多粒子追踪方法,基于该方法有望实现活细胞范围内多目标的同时三维纳米定位及追踪。