子科生物報道：化學(xué)反應(yīng)往往被概念化為單個分子轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，通常在探索物質(zhì)整體平均行為的實驗中被觀察到。單分子方法能夠揭示反應(yīng)位置、途徑和動力學(xué)的統(tǒng)計分布，尤其是在研究單個生物分子的性質(zhì)上擁有得天獨厚的優(yōu)勢。同測量分子整體性質(zhì)的傳統(tǒng)方法相比，具有直接，準確，實時等優(yōu)點。同時，單分子方法已經(jīng)通過光阱和掃描探針顯微鏡以高空間分辨率，以及使用超靈敏光電探測器的現(xiàn)代光學(xué)方法，觀察特定位置的單個反應(yīng)而得到證實，從而實現(xiàn)高通量單分子測量。然而，單分子溶液化學(xué)的有效探測仍然具有挑戰(zhàn)性。

今日，浙江大學(xué)馮建東報道了在水溶液中單分子電化學(xué)反應(yīng)的光學(xué)成像及其在超分辨率顯微鏡中的用途。該方法利用化學(xué)發(fā)光反應(yīng)（ECL），這是一種通過在電極上施加一定波形的電壓或電流信號，進行電解反應(yīng)的產(chǎn)物之間或與體系中共存組分反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光的現(xiàn)象，其在電極處電化學(xué)產(chǎn)生的釕絡(luò)合物，從而確保最小的背景信號（不需要激光來產(chǎn)生發(fā)射），進而實現(xiàn)對溶液中單個化學(xué)產(chǎn)生的單光子進行成像。

具體而言，本文使用了一個薄的氧化銦錫（ITO）電極，以允許通過在倒置顯微鏡同步電化學(xué)測量和光學(xué)成像系統(tǒng)。隨著電壓的施加，在透明ITO電極的表面發(fā)生反應(yīng)，發(fā)射的光子由底部高數(shù)值孔徑物鏡收集，然后由電子倍增電荷耦合器件相機檢測，具有高效率和低讀出噪聲。同時，循環(huán)伏安法和ECL強度數(shù)據(jù)揭示了釕復(fù)合物的電化學(xué)反應(yīng)過程與電壓的函數(shù)關(guān)系。

研究表明，其能夠直接捕獲單個反應(yīng)的電化學(xué)發(fā)光的單光子，并開發(fā)超分辨率電化學(xué)發(fā)光顯微鏡，以高時空分辨率對活細胞的粘附動力學(xué)進行成像，從而實現(xiàn)對細胞結(jié)構(gòu)有針對性的可視化。與熒光顯微鏡一樣，通過捕獲由于固定探針分子的多次激發(fā)過程而發(fā)射的光子進行信號放大，可以進一步提高該方法的成像能力和特異性。因此，單分子ECL為基于熒光的單分子成像方法提供了替代和補充的機會，促進了對電化學(xué)反應(yīng)的基本理解，并證明對生物測定和細胞成像應(yīng)用具有重要的作用。

相關(guān)研究成果以“Direct imaging of single-moleculeelectrochemical reactions in solution”為題發(fā)表在Nature上。