新显微镜可实时捕捉纳米尺度生物活动
原标题:新显微镜可实时捕捉纳米尺度生物活动
荷兰拉德堡德大学科学家成功研制出一款新型显微镜,让科学家首次能实时捕捉到生物过程的精彩瞬间,例如观察蛋白质复合物在行动中的“模样”。这台显微镜或许能让科学家见证新冠疫苗如何进入细胞、捕捉动脉钙化如何悄然发生,为推动生物与医学研究带来新工具。相关论文发表于最新一期《先进功能材料》杂志。
此前使用显微镜时,科学家常面临“鱼或熊掌”的抉择:要么在分子水平观察冷冻且静止样品的细节;要么观察活生生移动的样品,但细节要粗糙很多。
团队解释说,电子显微镜虽然能观察精细的蛋白质复合物,但其电子束会损坏生物材料及其周围流体,因此无法长时间观察材料内发生的过程。为解决这个问题,他们尝试在材料周围包裹一层石墨烯保护层,以尽量减少电子束的“杀伤力”。但一旦用上保护膜,生物过程就会立即开始。他们必须争分夺秒赶到显微镜前,在生物组织中精准定位,并调试好显微镜。这个过程至少需要半个小时,而在此期间,生物过程或许已经结束。
面对这些挑战,团队巧妙设计了一套应对方案:他们先在样品组织周围涂上一层石墨烯,并立即将其冷冻,让生物过程暂停;然后,他们使用一台光学显微镜来锁定想要观察的特定区域;接着再将样品置于新开发的电子显微镜内。设置妥当后,他们加热材料,重新激活生物过程,新型显微镜则能在纳米尺度直接可视化生物过程。
此次团队借助新型显微镜,揭示了在可能导致动脉和主动脉瓣钙化的生物过程中,钙是如何沉积的。
团队解释说,除完全瓣膜置换术外,主动脉瓣钙化目前尚无其他疗法,因为科学家对此类钙化知之甚少。他们计划开发出一种“芯片上的心脏瓣膜”,并利用新型显微镜深入探究其中的奥秘。(记者刘霞)