光学显微术尤其是荧光显微成像技术,具有无损、非接触、高特异性、高灵敏、高活体友好以及能够提供功能信息等突出优点,一直是生命科学中最常用的观测工具。然而,传统光学显微镜受到光学衍射极限的限制,分辨率只能达到横向200 nm和纵向500nm左右。近年来,远场超分辨荧光显微成像技术的发展突破了这一限制,达到10-20 nm左右的空间分辨率,实现了在分子水平下对细胞内精细结构、动态过程和功能的观察,使得人们能够在更精确的层次上理解各种生命过程,极大地推进生命科学等诸多领域的发展。本论文主要针对基于单分子定位的超分辨荧光显微术开展研究工作。尽管基于单分子定位的超分辨荧光显微成像技术取得了巨大的进步,但是在活细胞成像方面仍然存在着许多技术难题亟待突破,例如,如何进一步提高系统的时空分辨率来实现对活细胞的快速纳米分辨成像。荧光分子的开关闪烁特性和成像系统的漂移是影响系统时空分辨率进一步提高的两个关键技术问题。针对这些问题,本论文在三维超分辨荧光显微成像系统(3D-STORM)的基础上,重点深入研究了封片试液的配方及系统漂移校正的方法。论文的主要工作如下:1、设计并完成了封片试液对比实验,通过实验得出了最适合用于3D-STORM系统的封片剂,结果表明了该封片剂能更好的控制样品中荧光分子团的稀疏发光程度,提高了荧光分子的稳定性。2、研究了两套漂移校正的方法,分别是利用基准标记物进行漂移校正和利用明场图像进行漂移校正;重新推导设计并完成了改进的冗余互相关的漂移校正方法。实验结果表明,基于坐标相关的漂移校正算法使系统的整个横向校正精度达到了10 nm,这个方法不需要在原有系统的结构上添加任何零件,简化了实验过程,提高了后期做数据处理的效率。3、完成了一套对细胞膜上脂筏进行特异性标记的方法,利用3D-STORM系统对细胞脂筏样品进行采集重构,结果表明阿尔茨海默症细胞表面脂筏中的GM1比正常细胞表面脂筏中的GM1更加连续且紧密,在单位表面积中,阿尔茨海默症脂筏的数目比正常细胞中的多。这个实验结果为医学研究者提供了更多更直观的细胞表面脂筏讯息。