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新显微镜可实时捕捉纳米尺度生物活动为生物与医学研究提供有力工具

2024-11-14

来源：人民网-教育频道

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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）

(责编：郝孟佳、李依环)

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