麻省理工学院的工程师们利用一种普通的光学显微镜，设计出了一种可以在10纳米范围内精确成像生物样本的技术——这将使他们能够成像病毒，甚至可能成像单个生物分子，研究人员说。

 

这项新技术建立在膨胀显微镜的基础上，这种方法包括将生物样本嵌入水凝胶中，杏耀代理开号然后将其膨胀，然后用显微镜对其成像。对于这项技术的最新版本，研究人员开发了一种新型的水凝胶，它保持了更均匀的结构，允许在微小结构的成像上更精确。

 

这种程度的准确性可以打开门学习基本的分子相互作用,使生活成为可能,爱德华Boyden说y Eva谭教授在脑科学,生物工程教授,麻省理工学院大脑与认知科学系和麻省理工学院麦戈文脑研究所的成员和科赫研究所综合癌症研究。

 

“如果你能看到单个分子，并以一位数纳米的精度识别它们的种类，那么你可能就能真正看到生命的结构。”而结构，正如一个世纪的现代生物学告诉我们的，支配着功能，”博伊登说，他是这项新研究的资深作者。

 

这篇论文发表在今天的《自然纳米技术》杂志上，其主要作者是麻省理工学院研究科学家高瑞轩和20岁的余志杰博士。其他作者包括高临沂博士20人;前麻省理工学院博士后Kiryl Piatkevich;Rachael Neve，麻省总医院基因技术核心主任;马萨诸塞州大学医学院微生物学和生理系统副教授詹姆斯·门罗(James Munro);以及哈佛医学院(Harvard Medical School)前儿科助理教授、加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)细胞与发育生物学驻校助理教授斯里古尔·乌帕德海尤拉(Srigokul Upadhyayula)。

 

成本低，分辨率高

 

自2015年博伊登的实验室首次推出膨胀显微镜以来，世界各地的许多实验室已经开始使用它。利用这项技术，研究人员在成像之前将样本在线性维度上放大了四倍，这使得他们不需要昂贵的设备就能生成高分辨率图像。博伊登的实验室还开发了标记样本中的蛋白质、RNA和其他分子的方法，使它们在扩张后可以成像。

 

“数百个研究小组正在做放大显微镜。显然，对于一种简单、廉价的纳米成像方法存在着被压抑的需求。“现在的问题是，我们能做到多好?”我们能降到单分子的精度吗?因为最终，你想要达成一个解决方案，解决生活中最基本的组成部分。”

 

其他技术，如电子显微镜和超分辨率成像提供了高分辨率，但所需的设备昂贵且不能广泛使用。然而，膨胀显微镜可以用普通光学显微镜实现高分辨率成像。

 

在2017年的一篇论文中，博伊登的实验室展示了大约20纳米的分辨率，在成像前，样品被放大了两倍。这种方法和早期版本的膨胀显微镜一样，依赖于一种由聚丙烯酸钠制成的吸收性聚合物，这种聚合物使用一种叫做自由基合成的方法组装而成。这些凝胶遇水膨胀;然而，这些凝胶的一个局限性是它们在结构或密度上不是完全均匀的。这种不规则性会导致样本在扩展时形状的微小变形， 杏耀平台总代 ，从而限制了可以达到的精度。

 

为了克服这个问题，研究人员开发了一种新的凝胶，称为四凝胶，它形成了更可预测的结构。通过将四面体聚乙二醇分子与四面体聚丙烯酸钠分子结合，研究人员能够创造出一种比他们之前使用的自由基合成的聚丙烯酸钠水凝胶更加均匀的点阵结构。