洞悉活细胞内各种亚细胞结构的精密动态运转过程是一项重要的生命科学研究需求，不仅有助于揭示生命现象的微观机制，也有助于揭示各种疾病机理，为临床诊疗提供新的靶标或策略。近年来发展的超分辨荧光显微成像技术，打破光学衍射极限，让清晰观测200nm以下尺寸的亚细胞结构成为可能。实现活细胞亚细胞结构超分辨动态成像，两个关键因素缺一不可：（一）检测荧光信号的超分辨荧光显微镜（获2014年诺贝尔化学奖）；（二）产生荧光信号的荧光探针。与传统荧光成像相比，超分辨荧光成像采用不同的成像原理，因此对荧光探针的性能（如：荧光亮度、尺寸大小、抗光漂白能力等）提出了更高的要求，并且这些性能直接影响其时间、空间分辨率及成像时长。

1、活细胞超分辨有机荧光探针构建新策略及其在亚细胞结构动态互作研究中的应用

张玉慧教授课题组在国际上率先提出并建立了基于自主研发的新型细胞穿膜肽运载不透膜有机荧光探针进入活细胞实现荧光标记的新方法，利用特有细胞穿膜肽能高效运载不透膜分子无损进入活细胞的能力，独辟蹊径，成功解决了细胞膜的屏障瓶颈问题，打破常规活细胞标记需要有机荧光探针本身透膜的限制，成功发展了20多种荧光亮度高、抗光漂白能力强、能在活细胞中标记多种不同亚细胞结构的新型有机荧光探针，在超分辨水平首次揭示了多种亚细胞结构的动态互作，促进了对其功能的理解；在此基础上，进一步发挥所发展荧光探针亮度高、抗光漂白能力强的优势，联合开发了新型三维快速光片超分辨荧光显微成像技术，刷新了三维100nm超分辨最长和最快国际成像记录。

2、基于血小板亚细胞结构超分辨荧光成像的肿瘤液体活检新方法

张玉慧教授课题组与合作团队在国际上率先提出一种全新基于血小板亚细胞结构超分辨荧光成像的肿瘤液体活检方法，把超分辨荧光显微成像技术、血小板荧光标记技术、智能图像识别与处理技术与肿瘤临床检测相结合，充分发挥多学科交叉融合的优势，首先针对血小板对环境变化敏感和易激活的特性，建立了血小板样品制备的标准化流程，筛选出了最优血小板亚细胞结构荧光标记方法，为高通量获得血小板亚细胞结构超分辨荧光图像奠定基础。然后开发了一套定制化智能图像处理和分析软件，实现了对血小板超分辨图像数据准确、快速及自动的分割、识别、分类及统计分析。最后，利用上述技术对肿瘤患者（包括：骨髓增殖性肿瘤、卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌及脑胶质瘤等）与健康对照组、良性肿块患者的血小板亚细胞结构进行了对比统计分析。结果表明，a-颗粒在血小板中的分布模式有潜力成为多种癌症的生物标志物，其不仅有助于这些疾病的诊断，还具有评估治疗效果的潜力。因此，为肿瘤液体活检提供了一种全新亚细胞水平而不是现有细胞或分子水平的血小板量化检测指标，有望为肿瘤患者诊疗提供新的突破点，为超分辨成像技术临床应用开辟新的途径。