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研究人員發(fā)明了膨脹顯微成像技術(shù)。這是他們利用這種新技術(shù)創(chuàng)建的大腦海馬體神經(jīng)元圖像。圖片來源：美國麻省理工學(xué)院

如果想看到高分辨率物體，例如細(xì)胞中的納米級結(jié)構(gòu)，就必須使用高功率且昂貴的超分辨率顯微鏡。試想，如果讓物體膨脹變大，那觀察可能就會變得更容易。據(jù)最新一期《自然·方法》雜志報(bào)道，美國麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種在成像前先讓組織膨脹的方法，最高可將其擴(kuò)大20倍。這種簡單且廉價(jià)的方法可能為幾乎所有生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)納米成像鋪平道路。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的分辨率約為20納米，科學(xué)家可以看到細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器以及蛋白質(zhì)簇。20倍的膨脹效果讓科學(xué)家“踏入”了生物分子發(fā)揮作用的微觀世界，因?yàn)樯臉?gòu)成單元是納米級物質(zhì)。

膨脹顯微成像技術(shù)發(fā)明于2015年。該技術(shù)需要將組織嵌入到一種吸水聚合物中，并分解將組織結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)。當(dāng)加入水時(shí)，凝膠會膨脹，將生物分子彼此拉開。該技術(shù)的原始版本可以將組織膨大約4倍。2017年，該研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了總體20倍的膨脹，但過程十分復(fù)雜。

在這項(xiàng)新研究中，研究人員只用一個(gè)步驟就實(shí)現(xiàn)了20倍的膨脹。其秘訣就在于，找到并優(yōu)化了一種由N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酸鈉組成的凝膠。它具有極強(qiáng)吸水性，又具備機(jī)械穩(wěn)定性，在膨脹20倍時(shí)不會破裂。

借助這一技術(shù)，研究人員能夠拍攝到腦細(xì)胞內(nèi)部許多微小的結(jié)構(gòu)，包括負(fù)責(zé)神經(jīng)元通信的突觸納米柱的結(jié)構(gòu)。在癌細(xì)胞的研究中，還拍攝到了幫助細(xì)胞維持結(jié)構(gòu)并在細(xì)胞分裂中發(fā)揮重要作用的微管，以及線粒體和單個(gè)核孔復(fù)合體的組織結(jié)構(gòu)。