細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)究竟如何？標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡在回答這個問題方面無法勝任。在一項最新研究中，來自德國哥廷根大學(xué)、哥廷根醫(yī)學(xué)中心和英國牛津大學(xué)的科學(xué)家，成功開發(fā)出一款分辨率達到5納米的熒光顯微鏡。這款高分辨率顯微鏡有望揭示細(xì)胞內(nèi)部極為細(xì)微的結(jié)構(gòu)，促進生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·光子學(xué)》雜志。

細(xì)胞內(nèi)部包含多種微觀結(jié)構(gòu)，例如，人體細(xì)胞內(nèi)存在一種約7納米寬的微管支架；突觸間隙，即兩個神經(jīng)細(xì)胞之間或神經(jīng)細(xì)胞與肌肉細(xì)胞之間的距離，通常僅為10納米至50納米。傳統(tǒng)顯微鏡的最高分辨率約為200納米，因此這些細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的尺寸遠(yuǎn)小于顯微鏡的分辨能力，導(dǎo)致只能生成不完整的圖像。最新開發(fā)的新型顯微鏡的分辨率高達5納米，使其能夠捕獲級為細(xì)微的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有望為科學(xué)家提供更豐富的信息。

圖片:212648_7b83cd26-f47a-452e-81e1-279854197c96.jpg

圖為新開發(fā)的熒光顯微鏡的高靈敏度探測器，其由23個獨立探測器組成。

新顯微鏡是一種熒光顯微鏡，其功能依賴于“單分子定位顯微技術(shù)”。在這種顯微鏡下，樣品中的單個熒光分子被打開和關(guān)閉，其位置被非常精確地確定。然后，研究人員根據(jù)這些分子的位置，對樣品的整個結(jié)構(gòu)進行建模。目前這一技術(shù)的分辨率約為10納米至20納米。

研究人員在高靈敏度探測器和特殊數(shù)據(jù)分析的幫助下，將這種顯微鏡的分辨率提高了一倍。這意味著，即使是兩個神經(jīng)細(xì)胞之間連接區(qū)域內(nèi)蛋白質(zhì)組織微小的細(xì)節(jié)，也能非常精確地揭示出來。

研究人員表示，新開發(fā)的顯微鏡技術(shù)不僅能提供數(shù)納米范圍內(nèi)的分辨率，而且經(jīng)濟高效、易于使用。他們還開發(fā)了一個用于處理數(shù)據(jù)的開源軟件包，以方便更多專家使用。

相關(guān)鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01481-4