三維光學(xué)超分辨成像:打開活細(xì)胞觀察新視野
近日,浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院劉旭教授和匡翠方教授課題組提出了一種新穎的光學(xué)成像技術(shù)——多角度干涉顯微鏡(MAIM),實(shí)現(xiàn)了對生物體內(nèi)活細(xì)胞的多色、長時程、高速和三維超分辨成像,為微管、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和細(xì)胞膜等亞細(xì)胞器的生物動力學(xué)分析提供了有力的研究工具。這項(xiàng)研究發(fā)表在知名期刊《自然·通訊》上。 研究從諾貝爾獎開始 沈復(fù)在《浮生六記》中曾寫道,余憶童稚時,能張目對日,明察秋毫,見藐小之物必細(xì)察其紋理,故時有物外之趣。 到了現(xiàn)代社會,要看清楚微觀世界,人們研究出了顯微鏡。 為滿足紛繁復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)要求,顯微鏡已經(jīng)衍生出多個門類。以光學(xué)顯微鏡而言,就有便于測定礦物光學(xué)常數(shù)的紅外顯微鏡,用于鑒定物質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的偏光顯微鏡,適合觀察活細(xì)胞、進(jìn)行定點(diǎn)光漂白實(shí)驗(yàn)的雙光子熒光顯微鏡等,它們在不同條件下各具優(yōu)勢,同時也有各自的技術(shù)局限。 2014年的諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給了超分辨熒光顯微技術(shù)的發(fā)明者,這一技術(shù)利用特定的熒光染料實(shí)現(xiàn)光學(xué)的超分辨,突破衍射極限,到達(dá)200納米以下的尺度?茖W(xué)家們可以通過光學(xué)顯微鏡,看到細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 劉旭介紹,這項(xiàng)技術(shù)也有自己的弊端,比如對熒光染料有特殊的擦除或者開關(guān)效應(yīng)要求,或需要獲取成百上千張?jiān)紙D像以重構(gòu)超分辨圖像,因此成像時間較長。“短則十幾秒,長則幾十分鐘才能獲得一張超分辨圖像,對于捕捉活細(xì)胞的運(yùn)動瞬間仍舊困難重重! |