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新显微成像法：细胞组织膨胀后观察，分辨率可达20纳米
2024年10月14日 11:05:34
来源：化工仪器网 点击量：5945
据最新一期《自然·方法》杂志报道，美国麻省理工学院的研究人员开发了一种显微成像方法，通过在成像前让细胞组织膨胀，成功将分辨率提升至20纳米。
【化工仪器网 项目成果】 据最新一期《自然·方法》杂志报道，美国麻省理工学院的研究人员开发了一种显微成像方法，通过在成像前让细胞组织膨胀，成功将分辨率提升至20纳米。这一创新技术有望为生物学实验室提供简单且廉价的纳米成像解决方案。
传统的显微成像技术在观察细胞内部的纳米级结构时，往往需要依赖高功率且昂贵的超分辨率显微镜。试想，如果让物体膨胀变大，那观察可能就会变得更容易。
膨胀显微成像技术的原理是将细胞组织嵌入到一种吸水聚合物中，并分解将组织结合在一起的蛋白质。当加入水时，凝胶会膨胀，将生物分子彼此拉开，从而使细胞内部的细微结构更容易被观察到。这种技术的原始版本于2015年发明，当时可以将组织膨大约4倍。经过不断优化，2017年该研究团队实现了总体20倍的膨胀，但过程相对复杂。而在最新的研究中，研究人员只用一个步骤就实现了20倍的膨胀，这得益于他们找到并优化了一种由N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和丙烯酸钠组成的凝胶。这种凝胶不仅具有极强的吸水性，还具备机械稳定性，在膨胀20倍时不会破裂。
借助这一技术，研究人员能够拍摄到脑细胞内部许多微小的结构，包括负责神经元通信的突触纳米柱的结构。在癌细胞的研究中，还拍摄到了帮助细胞维持结构并在细胞分裂中发挥重要作用的微管，以及线粒体和单个核孔复合体的组织结构。这些图像为科学家提供了前所未有的细节，使他们能够更深入地了解生物分子的功能和相互作用。
膨胀显微成像技术的分辨率约为20纳米，这意味着科学家可以看到细胞内的细胞器以及蛋白质簇。20倍的膨胀效果让科学家“踏入”了生物分子发挥作用的微观世界，因为生命的构成单元是纳米级物质。这一技术的发明不仅提高了显微成像的分辨率，还为生物学研究开辟了新的可能性。
研究人员表示，膨胀显微成像技术具有广泛的应用前景，不仅可以用于神经科学、癌症研究等领域，还可以扩展到其他生物学研究。此外，该技术还可能为生物医学工程和纳米技术的发展提供新的启示。由于该方法简单且廉价，几乎所有生物学实验室都有可能实现纳米成像，这将极大地推动生物学研究的进步。
素材来源：科技日报
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