Science子刊：活体细胞新成像技术

新型非侵入性方法实现纳米水平分辨率观察活细胞亚细胞结构！

　　

通常，高分辨率成像前细胞必须经过切片切块、脱水、涂抹有毒染料或嵌入树脂等处理操作，观察时细胞肯定早就死了。尽管在成像方面科学家们已经取得了很大突破，但目前没有一种方法能兼得高分辨率、高灵敏度和活体亚细胞结构成像。

荧光显微镜和共聚焦显微镜虽然能监测细胞内生物相互作用，但其空间分辨率很低，而且需要侵入性染料或标记来增强对比度以突出生物组织内结构。光波和声波成像无法观察低于几百纳米的细微结构。扫描探针显微镜虽然空间分辨率很高，但只能识别细胞表面结构而非细胞内部事件。

如果追求高分辨率只能用死细胞（比如电子显微镜），相当于观察细胞事件的一个静态版本。像代谢反应或疾病治疗反应等需要动态观察的，传统高分辨率显微成像就束手无策了。

“亚细胞组成和结构对复杂细胞机器和系统生物学的行为通常会产生深远影响，”西北大学的Gajendra Shekhawat说。“但是，鉴于活细胞非常脆弱，要想解开它们内部结构和组分非常具有挑战性。”

如今，Shekhawat和西北大学的材料科学与工程教授Abraham Harris等人开发了一种新型非入侵式成像系统，采用超生探针，结合超声波技术和原子力显微镜，它可以在纳米尺度观察活细胞的机械性能变化。

这项研究成果最近被《Science Advances》杂志收录，Shekhawat是本文的共同一作也是文章的通讯作者。

团队使用超声探针，深层次地表征细胞内部特征。它的原子力显微镜探头提供了高灵敏度和超声波分散的机械性对比度。

这种先进的非入侵性方法可为早期诊断以及治疗策略制定提供更详细的线索。研究团队计划扩大这项技术在多方面生物医学领域的应用，例如皮肤、牙釉质、骨骼等软组织的纳米机械性能，为这些组织提供纳米水平的三维结构参考图。

由于它可以实时监测细胞内部变化，还可用于检测细胞在癌变情况下的纳米结构和机械性能变化，拓展人类对癌细胞的基本认识。

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原文检索：Development of ultrasound bioprobe for biological imaging