新显微成像法分辨率可达20纳米

新显微成像法分辨率可达20纳米

引用

中国科学院

1.

https://www.cas.cn/kj/202410/t20241012_5035785.shtml

研究人员发明了膨胀显微成像技术。这是他们利用这种新技术创建的大脑海马体神经元图像。图片

如果想看到高分辨率物体，例如细胞中的纳米级结构，就必须使用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。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在成像前先让组织膨胀的方法，最高可将其扩大20倍。这种简单且廉价的方法可能为几乎所有生物学实验室实现纳米成像铺平道路。

该技术实现的分辨率约为20纳米，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。

膨胀显微成像技术发明于2015年。该技术需要将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。该技术的原始版本可以将组织膨大约4倍。2017年，该研究团队实现了总体20倍的膨胀，但过程十分复杂。

在这项新研究中，研究人员只用一个步骤就实现了20倍的膨胀。其秘诀就在于，找到并优化了一种由N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酸钠组成的凝胶。它具有极强吸水性，又具备机械稳定性，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。

本文原文来自中国科学院网站