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石墨烯在纳米尺度上支持活细胞成像

发布:WD114EVA    |    2021-02-22 21:23    阅读:2752
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石墨烯在纳米尺度上支持活细胞成像

来自Daegu Gyeongbuk Institute of Technology(DGIST)的研究人员采用石墨烯分析亚细胞结构的方法。这项工作可以帮助着细胞生理活动(如某些疾病的机制)的研究。据研究人员称,这项工作的动力源自寄希望于摆脱传统的成像技术,因为传统成像技术无法洞察细胞样本的结构。

"最先进的纳米成像技术是在超高真空环境中使用加速电子或离子束。为了将细胞引入这样的环境,我们必须用化学方法修复细胞,并将其物理冷冻或干燥处理。" DGIST新生物学系教授Dae Won Moon说。但是这个过程会干扰细胞的原始的分子组成和元素成分的分布。研究团队成员Lim Heejin Lim说:"我们希望在超高真空环境中将先进的纳米成像技术应用于溶液中的活细胞,而无需任何化学和物理处理,甚至没有荧光染色,以获得使用传统生物成像技术无法获得的内在生物分子信息。”

这种方法是将带水分的细胞放置在带微孔的胶原蛋白涂层基板上,位于细胞培养介质储层的顶部。然后细胞被一单层石墨烯覆盖。研究人员理论认为石墨烯可以保护细胞不会脱水,并保护细胞膜免受降解。研究人员利用光学显微镜证实,这些细胞经过这种方法制备,在超高真空环境中的存活长达10分钟。他们还进行了纳米成像,特别是二次离子质谱成像,在此环境中存活时间长达30分钟。前10分钟获得的图像显示了细胞膜内原生状态中脂肪真实内在分布的亚微米分辨率图像。在此期间细胞膜没有明显失真。

然而,研究人员注意到,在石墨烯薄膜上的某个点上,离子束碰撞的级联效应可以形成一个足够大的空洞使一些脂质颗粒逃脱。这种效果在10分钟内并不显著,而且没有出现溶液泄漏。此外,石墨烯分子和水分子之间的相互作用使石墨烯能够自我修复。Moon说:"我认为,我们的创新技术可以被许多生物医学成像实验室广泛应用,用于更可靠的细胞生物分析,并最终攻克对复杂的疾病的治疗。”

这项研究成果发表在《Nature Methods》上。(www.doi.org/10.1038/s41592-020-01055-6).

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