主要的反应驱动成像基于特别设计的发光化学，可以为不同的应用进行调整（图1a）。具体而言，电化学发光(ECL)是通过电化学反应触发和控制的，赋予高表面敏感性，天生便于成像电极附近的物体。化学发光(CL)依赖于溶液中反应物的扩散，使得成像体积内的均匀激发成为可能。生物发光(BL)利用酶促反应在生物体内产生催化性发光，为活细胞成像提供了出色的生物相容性。尽管有这些优势，到目前为止，基于反应的发光仍然受到低光子输出的限制，通常需要延长数十秒的曝光时间以累积一幅图像，这不可避免地忽略了时空信息。因此，与既定的超分辨荧光显微镜不同，使用反应驱动的发光实现超分辨率仍然具有挑战性。图1：RIED概念。a，基于发光反应成像的示意图——ECL、CL、BL及其特性。b，RIED重建的工作流程：（1）发光信号的时空获取；（2）(1)中的单帧的放大光子信号分布及三个位于黄色框中的单独像素的对应强度轮廓；（3）RIED中使用的核心重建原理的示意图。计算并加权时空相关性和熵图以实现超分辨率。c，RIED重建前后细胞内细胞器的典型超分辨率ECL、CL和BL图像。比例尺，3µm。a.u.，任意单位。来自根本角度看，基于反应的发光是一个高度动态的过程，固有地由单个反应启动。为了实现超分辨率成像，我们建议通过时空隔离策略在图像序列中实验性监测这些基于反应的发光过程。这使得可以提取不同反应驱动的光子统计数据以进行超分辨率重建（图1b，扩展数据图1和补充视频1）。时空记录揭示了零光激发背景的独特发光特征，高信噪比和发光反应位点与暗背景之间的高对比波动（扩展数据图2和补充图1和2）。因此，我们对光子事件序列进行了时空交叉相关分析，排除了由重叠发射体主导的像素，并缩小了点扩散函数(PSF)的宽度，借鉴了最近基于波动的超分辨荧光方法。为了进一步减轻ECL异质性带来的不连续性，在相关分析之前引入了空间熵图，量化局部信息内容并改进相关累积。最后，随后应用去卷积技术以在低光子预算条件下增强空间分辨率和图像对比度。为了验证这个工作流程，我们实施了模拟数据以确认反应驱动的光子统计可以提供有效的波动以增强分辨率，显示出对真实结构的真实重构。进一步地，我们引入了傅里叶环相关(FRC)分辨率、分辨率缩放误差(RSE)和分辨率缩放的皮尔逊系数(RSP)指标以进行逐步评估。这些结果表明，RIED重建有效地提高了图像分辨率，同时引入了有限的伪影。此外，由于RIED专为基于反应的发光过程定制，因此它显示出比传统超分辨方法更好的重建性能，这些传统方法最初是为荧光序列开发的。总体而言，我们优化的流程产生了反应驱动的超分辨率图像，如图1c所示。超分辨率ECL成像我们首先评估了RIED在ECL成像中的性能。在常规ECL成像中，提高ECL细胞成像性能的努力集中于通过工程放大探针系统或延长成像时间来增加光子发射。然而，这些策略在有效标记和成像分辨率方面存在限制。因此，常规ECL显微镜仅提供细胞外、整个细胞或模糊的亚细胞信息。到目前为止，尚未展示有效的细胞内细胞器的ECL成像，这对超分辨成像构成了根本障碍。为了解决这个问题，我们开发了一个高效的ECL细胞成像系统。