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        新顯微鏡可實(shí)時(shí)捕捉納米尺度生物活動(dòng)
        2024-11-18 19:03:55  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

        科技日?qǐng)?bào)北京1112日電(記者劉霞)荷蘭拉德堡德大學(xué)科學(xué)家成功研制出一款新型顯微鏡,讓科學(xué)家首次能實(shí)時(shí)捕捉到生物過(guò)程的精彩瞬間,例如觀察蛋白質(zhì)復(fù)合物在行動(dòng)中的“模樣”。這臺(tái)顯微鏡或許能讓科學(xué)家見(jiàn)證新冠疫苗如何進(jìn)入細(xì)胞、捕捉動(dòng)脈鈣化如何悄然發(fā)生,為推動(dòng)生物與醫(yī)學(xué)研究帶來(lái)新工具。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)功能材料》雜志。

        研究示意圖。圖片來(lái)源:《先進(jìn)功能材料》

        此前使用顯微鏡時(shí),科學(xué)家常面臨“魚(yú)或熊掌”的抉擇:要么在分子水平觀察冷凍且靜止樣品的細(xì)節(jié);要么觀察活生生移動(dòng)的樣品,但細(xì)節(jié)要粗糙很多。

        團(tuán)隊(duì)解釋說(shuō),電子顯微鏡雖然能觀察精細(xì)的蛋白質(zhì)復(fù)合物,但其電子束會(huì)損壞生物材料及其周?chē)黧w,因此無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間觀察材料內(nèi)發(fā)生的過(guò)程。為解決這個(gè)問(wèn)題,他們嘗試在材料周?chē)粚邮┍Wo(hù)層,以盡量減少電子束的“殺傷力”。但一旦用上保護(hù)膜,生物過(guò)程就會(huì)立即開(kāi)始。他們必須爭(zhēng)分奪秒趕到顯微鏡前,在生物組織中精準(zhǔn)定位,并調(diào)試好顯微鏡。這個(gè)過(guò)程至少需要半個(gè)小時(shí),而在此期間,生物過(guò)程或許已經(jīng)結(jié)束。

        面對(duì)這些挑戰(zhàn),團(tuán)隊(duì)巧妙設(shè)計(jì)了一套應(yīng)對(duì)方案:他們先在樣品組織周?chē)可弦粚邮⒘⒓磳⑵淅鋬觯屔镞^(guò)程暫停;然后,他們使用一臺(tái)光學(xué)顯微鏡來(lái)鎖定想要觀察的特定區(qū)域;接著再將樣品置于新開(kāi)發(fā)的電子顯微鏡內(nèi)。設(shè)置妥當(dāng)后,他們加熱材料,重新激活生物過(guò)程,新型顯微鏡則能在納米尺度直接可視化生物過(guò)程。

        此次團(tuán)隊(duì)借助新型顯微鏡,揭示了在可能導(dǎo)致動(dòng)脈和主動(dòng)脈瓣鈣化的生物過(guò)程中,鈣是如何沉積的。

        團(tuán)隊(duì)解釋說(shuō),除完全瓣膜置換術(shù)外,主動(dòng)脈瓣鈣化目前尚無(wú)其他療法,因?yàn)榭茖W(xué)家對(duì)此類(lèi)鈣化知之甚少。他們計(jì)劃開(kāi)發(fā)出一種“芯片上的心臟瓣膜”,并利用新型顯微鏡深入探究其中的奧秘。

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