IT之家 11 月 14 日消息，日本(ben)东京大学研究人员(yuan)成功研制(zhi)出一种新型显微镜，其能够(gou)探(tan)测(ce)信号的强度范围比传统显微镜宽 14 倍(bei)。此(ci)外，这(zhei)种观(guan)测(ce)无需(xu)标(biao)记，也就(jiu)是(shi)说，不需(xu)要使(shi)用额外的染料。
这意味着该方法对细(xi)胞的损伤较小(xiao)，适用于长期(qi)观察，在(zai)制药和(he)生物技术行(xing)业的测试(shi)及质量(liang)控(kong)制应用中具有潜(qian)力。研究结果发(fa)表在(zai)《》杂志上。
据(ju)IT之家了(le)解，自 16 世纪以(yi)来，显微镜在(zai)科学(xue)发(fa)(fa)展(zhan)中发(fa)(fa)挥了(le)关键作用。然而，科学(xue)的进步不(bu)(bu)仅需(xu)要更灵敏、更精确(que)的设(she)备和(he)分析(xi)(xi)方法，还需(xu)要更专业的设(she)备和(he)分析(xi)(xi)手(shou)段。因(yin)此，现代前沿技术不(bu)(bu)得不(bu)(bu)权衡各种利弊。
定(ding)量(liang)相(xiang)位显(xian)微镜(jing)（QPM）利用(yong)(yong)(yong)前(qian)向(xiang)(xiang)散(san)射(she)光，能够探(tan)测微米级结(jie)(jie)构(gou)（在本研究中，可(ke)(ke)探(tan)测 100 纳(na)米以上的(de)(de)结(jie)(jie)构(gou)），但无法(fa)探(tan)测更小的(de)(de)结(jie)(jie)构(gou)。因(yin)此，该技术(shu)主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于拍摄相(xiang)对复杂的(de)(de)细胞结(jie)(jie)构(gou)的(de)(de)静态图像(xiang)。而(er)干涉散(san)射(she)（iSCAT）显(xian)微镜(jing)则利用(yong)(yong)(yong)后(hou)向(xiang)(xiang)散(san)射(she)光，能够探(tan)测到(dao)单(dan)(dan)个蛋白质这样小的(de)(de)结(jie)(jie)构(gou)。因(yin)此，其可(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)于“追踪”单(dan)(dan)个粒(li)子，从而(er)深入了解细胞内的(de)(de)动态变化，但无法(fa)提供定(ding)量(liang)相(xiang)位显(xian)微镜(jing)（QPM）所能提供的(de)(de)全面视图。
“我希望(wang)通过(guo)非(fei)侵入性方法了(le)解活细胞内部的动态过(guo)程，”第一作者(zhe)之一 Kohki Horie 说(shuo)。
因此，研究团队着手研究，若能同时测量前向与背向散射光信号，或可突破现有技术瓶颈，实现单幅图像内对多尺度结构（从纳米至微米）及其动态行为的同步观测。
为了验证这(zhei)一想法并确认(ren)他(ta)们(men)新建造的显微(wei)镜能如(ru)预(yu)期般工作，研究人员(yuan)着手观察细胞(bao)死亡过程中(zhong)发生的情况(kuang)，成功获取了同(tong)时编码前向与背(bei)向散射(she)光信息的单一图像(xiang)。
另一位(wei)第(di)一作者(zhe) Toda 解释道：“我们最(zui)大(da)的挑战(zhan)是从单张图(tu)像中清(qing)晰(xi)分离出两种信号，同时保(bao)持(chi)低噪(zao)声并避免它们之间的混(hun)合。”
结(jie)果，他们不仅能(neng)够量化细胞(bao)结(jie)构（微米(mi)级(ji)(ji)）的(de)运动，还(hai)(hai)能(neng)量化微小颗粒(li)（纳米(mi)级(ji)(ji)）的(de)运动。此外，通过(guo)比较前向(xiang)散射光和后(hou)向(xiang)散射光，他们还(hai)(hai)能(neng)估算出每个(ge)颗粒(li)的(de)大(da)小和折射率 </b0—— 这是一个(ge)描述光穿过(guo)颗粒(li)时发(fa)生多少(shao)弯曲或散射的(de)特性。
“我们计划研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)更小的(de)颗粒，”Toda 谈及未来(lai)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)时说道，“比如(ru)外泌体(ti)和病毒，并估算它们在不(bu)同样本(ben)中(zhong)的(de)大(da)小和折(zhe)射率。我们还希(xi)望通过控制活(huo)细胞的(de)状态，并结合其(qi)他(ta)技术复核研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)结果，来(lai)揭示活(huo)细胞是如(ru)何走(zou)向(xiang)死亡的(de)。”
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