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  伊利诺伊大学的研究人员开发出一种新成像技术——空间光干涉显微技术,通过光来定量测量细胞质量。(图片来源:Quantitative Light Imaging Laboratory)

  由伊利诺伊大学电子与计算机工程学教授盖布利尔·波佩斯库(Gabriel Popescu音译)领导的研究小组近日宣布,他们成功开发出一种称为空间光干涉显微技术(Spatial Light Interference Microscopy,SLIM)的成像方法。这种方法能够通过两束光线来测量细胞质量,从而为有关细胞是以固定速率还是指数方式增长的学术争论提供新视角。相关论文发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。

  空间光干涉显微技术灵敏度非常高,在质量测量上达到了飞克(10-15克)级,而微米尺寸的小水滴重约为1000飞克。用这一技术可以测量单细胞的增长,甚至是细胞内的质量变化;不过,显然它的应用范围将是非常广泛,而不仅限于细胞。

  “与其他显微技术相比,SLIM一个明显的优势是,我们可以测量所有类型的细胞——细菌﹑哺乳动物细胞﹑粘连细胞﹑非粘连细胞﹑单个细胞以及细胞群,”论文第一作者Mustafa Mir说,“并且保证获得信息的精确性。”

  不同于其他细胞成像技术,SLIM作为相衬显微技术和全息成像术的结合体,不需要进行细胞染色等特别的前期准备。由于这一技术无须进入细胞,研究人员得以在自然状态下对细胞进行研究;它使用白光,同时可以与其他传统技术相结合,例如荧光,来监控细胞。

  “我们可以结合更多的传统方法,这是因为新技术是显微镜的附加功能,”Mir说,“生物学家可以使用原来所有的传统方法,同时把我们的技术组件加在上面。”

  由于SLIM技术的高灵敏度,研究人员可以监控细胞周期内不同阶段的情况。他们发现哺乳动物细胞只在G2期(DNA合成期)显示出清晰的指数方式增长。这一发现不仅对基础生物学有重要意义,而且对疾病诊断﹑药物开发和组织工程学同样意义重大。

  研究人员希望能用他们的新技术研究不同的疾病模型。例如,他们计划以SLIM观察正常细胞与癌细胞增长的区别,以及医疗对细胞增长速率的影响。

  作为贝克曼研究所的成员,Popescu正在推广SILM技术,他希望该技术能在基础生物学和临床医学研究上广泛使用。“它可能将应用于生命科学和材料学等多方面,”Popescu说,“就如同Ipad,我们拥有硬件,而有很多应用软件来供我们解决不同方面的特定问题。”(科学网 徐文杰/编译)

  相关仪器及方法:液晶相调节器 空间光干涉显微技术(SLIM)

  完成人:盖布利尔·波佩斯库课题组

  实验室:美国伊利诺伊大学生物工程系、电气与计算机工程系、物理系、细胞与发育生物学系 伊利诺伊大学微纳米技术实验室 贝克曼先进科技研究所定量光成像实验室 贝勒医学院生物化学与分子生物学系

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