活组织中分子运动可实现“视频化”

2010-12-17 09:31 来源: 中国科学院
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  新型SRS显微镜有助缩短外科手术时间

  美国哈佛大学科学家将受激拉曼散射(SRS)显微镜和核磁共振成像(MRI)技术结合,研制出一种最新的生物医学成像设备,极大拓展了SRS显微镜的视野。其速度之快精度之高,如同“视频”,足以使科学家直接目睹分子在活组织中的运动。研究论文发表在最新一期《科学》杂志上。

  “此前,SRS显微镜每分钟只能拍摄一幅画面,用于活的动物或人体就太慢了。”哈佛大学化学与化学生物学教授谢晓亮说,“我们大大提高了采集数据的速度,使拍摄达到了视频速率。”研究小组还用这种新型SRS显微镜追踪药物在皮肤下的移动,其能清晰显示出药物实时吸收情况。如与内镜检查术结合,还能一层一层观察组织的三维结构。

  新型SRS显微镜的工作原理是探测原子之间化学键的内在震动,由于融合了MRI技术,在透视深度上更适合拍摄体内器官和其他大目标,既可广泛用于拍摄器官和组织结构的静态图像,也能在亚细胞水平以流动画面观察细胞中的蛋白质、脂质和水。

  同多种常用的观察生物分子的技术相比,新型SRS显微镜优势明显。它能采集分析照射生物样本的近30%激光,比传统SRS显微镜高出30倍;并且不需要插入荧光标记,避免了绿色荧光标记蛋白质扰乱生物路径或压住较小生物分子的问题。此外,传统的红外显微镜空间分辨率太低,并需要给样本脱水;自然的拉曼显微镜需要很高的激光能量,整体耗时很长,在活样本中的应用受到限制;相干反斯托克拉曼散射显微镜在拍摄除了脂质以外的大多数分子时对比度不够,而新型 SRS显微镜都能突破这些局限。

  研究人员表示,新型SRS显微镜在医疗领域的应用前景广阔。比如,手术之前必须将样本送检以用于组织分析,这个过程大约要花20分钟,其间病人需要等在手术台上,而新技术可提供实时扫描透视,有助于加速外科手术,清除肿瘤和其他损伤。谢晓亮说:“这一项目开始于11年前,核磁共振技术花了30多年才用于临床,我们期望这种SRS显微镜尽早应用于医院。”