顯微鏡一直是生物學(xué)研究中的重要工具，隨著技術(shù)的發(fā)展顯微鏡的分辨率在不斷提高。最新的超高分辨率顯微鏡已經(jīng)達(dá)到了超越衍射極限的分辨率?，F(xiàn)在MIT的研究團(tuán)隊(duì)通過另一種巧妙的方式達(dá)到了同樣的目的。

　　研究人員并沒有在顯微鏡上下功夫，而是從組織樣本下手，利用一種吸水膨脹的聚合物將組織樣本整體放大。這種方法非常簡單成本也很低，能用普通共聚焦顯微鏡達(dá)到超越200nm的分辨率。這項(xiàng)發(fā)表在Science上的成果，能使更多科學(xué)家接觸到超高分辨率成像。

　　“你在常規(guī)顯微鏡下就可以實(shí)現(xiàn)超高分辨率成像，不需要購買新設(shè)備，”文章的資深作者，MIT的副教授Ed Boyden說，F(xiàn)ei Chen和Paul Tillberg是這篇文章的第一作者。

　　物理放大

　　衍射極限曾經(jīng)是光學(xué)顯微鏡的最大障礙之一，使其分辨率無法突破200nm，然而這個(gè)尺度恰恰是生物學(xué)家最感興趣的。為了克服這個(gè)問題，科學(xué)家們開發(fā)了超高分辨率顯微技術(shù)，該技術(shù)獲得了去年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

　　然而，超高分辨率顯微鏡最適合用于薄樣本，成像大樣本的時(shí)間比較長。“如果想要分析大腦，或者理解腫瘤轉(zhuǎn)移中的癌細(xì)胞，或者研究攻擊自身的免疫細(xì)胞，你需要在高分辨率水平上觀察大塊的組織，”Boyden說。

　　為了使組織樣本更容易成像，研究人員使用了聚丙烯酸鹽制成的凝膠，這是一種高度吸水的材料，通常用于尿不濕中。

　　研究人員首先用抗體標(biāo)記想要研究的細(xì)胞組分或蛋白，這種抗體不僅連有熒光染料，還能夠?qū)⑷玖线B到聚丙烯酸鹽上。研究人員向樣本添加聚丙烯酸鹽并使其形成凝膠，然后消化掉起連接作用的蛋白，允許樣本均勻膨脹。樣本遇到無鹽的水之后膨脹了100倍，但熒光標(biāo)記在整個(gè)組織中的定位并沒有改變。

　　人們一般用普通共聚焦顯微鏡進(jìn)行熒光成像，不過它的分辨率只能達(dá)到幾百納米。研究人員通過放大樣本，用共聚焦顯微鏡達(dá)到了70nm的分辨率。“這種膨脹顯微技術(shù)能夠很好的整合到實(shí)驗(yàn)室已有的顯微系統(tǒng)中，”Chen補(bǔ)充道。

　　大樣本

　　MIT的研究團(tuán)隊(duì)用這種膨脹顯微技術(shù)，在常規(guī)共聚焦顯微鏡下成像了500×200×100微米的大腦組織切片。而其他超高分辨率技術(shù)難以成像這么大的樣本。

　　“其他技術(shù)目前可以達(dá)到更高的分辨率，但使用起來比較難也比較慢，”Tillberg說。“我們這個(gè)方法的優(yōu)勢在于，使用簡單而且支持大樣本。”

　　研究人員認(rèn)為，這一技術(shù)對(duì)于研究大腦的神經(jīng)連接非常有用。Boyden的團(tuán)隊(duì)將注意力放在大腦研究上，不過這一技術(shù)同樣適用于腫瘤轉(zhuǎn)移、腫瘤血管生成、自身免疫疾病等研究。