Obrazowanie fluorescencji pojedynczych cząsteczek wykrywa emisję pojedynczych cząsteczek, ujawniając ich strukturalne i dynamiczne zachowania, przezwyciężając ograniczenia pomiarów zespołowych, które utrudniają wykrycie heterogeniczności molekularnej. Technika ta integruje wiele metod obrazowania – w tym skanowanie punktowe metodą konfokalną, TIRF, FRET i PALM/STORM – w celu wyjaśnienia kluczowych procesów molekularnych, takich jak fałdowanie białek, transport receptorów i dynamika kwasów nukleinowych. Stała się ona niezbędnym narzędziem w badaniach nauk przyrodniczych.

Ponieważ sygnały pojedynczych cząsteczek są z natury słabe, eksperymenty stawiają systemowi obrazowania rygorystyczne i zróżnicowane wymagania:

● Mikroskopia konfokalna ze skanowaniem punktowym kładzie nacisk na tłumienie tła i zwykle do akwizycji sygnału wykorzystuje się detektory PMT lub GaAsP.

● Techniki superrozdzielczości, takie jak PALM i STORM, opierają się na kamerach o wysokiej wydajności kwantowej i niskim poziomie szumów, co pozwala na pozyskiwanie sygnałów w skali milisekund i precyzję lokalizacji na poziomie nanometrów.

● TIRF, FRET i śledzenie pojedynczych cząsteczek wymagają obrazowania o wysokim stosunku sygnału do szumu w słabym oświetleniu, rejestrując jednocześnie dynamikę rzędu milisekund. Zastosowania te wymagają również minimalizacji fotowybielania i fototoksyczności, co stawia wysokie wymagania dotyczące czułości, szybkości i stabilności aparatu.