在顯微鏡下研究生物細(xì)胞，研究人員所面臨的一個問題是，任何所準(zhǔn)備的治療方式都會改變細(xì)胞。許多細(xì)菌喜歡在溶液中自由游動。血細(xì)胞也是相似的：他們是連續(xù)且快速流動的，而不是停留在表面上的。而事實上，如果把它們固定在一個表面上就會改變他們的結(jié)構(gòu)，他們就會死掉。
“我們的這種新的研究方法允許我們不用將細(xì)胞固定在基底表面上，然后可以使用一個光阱以一種非常高的分辨率來研究它們。這些細(xì)胞是由一種光學(xué)牽引梁保持在一個地方的。這種激光束的原理是和在電視劇《星際迷航》見到的那種很相似，” Thomas Huser教授說。他是物理系生物光子學(xué)研究組的組長。“特別的是，樣品不僅不用基板進(jìn)行固定，他也可以被翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)。激光束的功能是作為顯微鏡進(jìn)行小范圍調(diào)整的一個擴(kuò)展的輔助。
比勒費(fèi)爾德物理學(xué)家進(jìn)一步開發(fā)超分辨率熒光顯微鏡的使用過程。這被認(rèn)為是生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的一項關(guān)鍵技術(shù)，因為它提供了一種在一個高度規(guī)?；闆r下研究活體細(xì)胞生活生物過程的方法，在目前這種研究還只能在電子顯微鏡下實現(xiàn)。為了獲得這樣的顯微鏡的圖像，研究人員將熒光探針添加到他們希望研究的細(xì)胞中，然后這些細(xì)胞會在激光束的指向下被點亮。然后，一個傳感器可以用來記錄這種熒光輻射，使研究人員甚至可以獲得的該細(xì)胞的三維圖像。
在他們的這種新的方法中，比勒費(fèi)爾德的研究人員使用第二個激光束作為一個光學(xué)陷阱，使細(xì)胞在顯微鏡下可浮動，并可以按研究人員的意志進(jìn)行移動。“激光束是非常密集的，但肉眼是看不到的，因為它使用的是紅外線，” Robin Diekmann說，他是生物光子學(xué)研究小組的成員。“當(dāng)激光束指向一個細(xì)胞時，把它放在光束的焦點位置，細(xì)胞內(nèi)會產(chǎn)生力，”Diekmann說。使用他們的這種新方法，比勒費(fèi)爾德大學(xué)的物理學(xué)家已經(jīng)成功地實現(xiàn)了細(xì)胞的保持和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并以這樣一種方式，他們可以從幾個側(cè)面獲得的該細(xì)胞的圖像。由于旋轉(zhuǎn)，研究人員可以獲得分辨率大約為0.0001毫米的DNA的三維結(jié)構(gòu)。
Huser教授和他的團(tuán)隊希望進(jìn)一步修改的這種研究方法，這將使他們能夠觀察活細(xì)胞之間的相互作用。然后，他們將能夠研究，例如，細(xì)菌是如何穿透細(xì)胞等過程。
為了開發(fā)新的方法，勒費(fèi)爾德大學(xué)的科學(xué)家們與Mike Heilemann教授和來自沃爾夫?qū)璧路ㄌm克福大學(xué)的Christoph Spahn一起合作進(jìn)行研究。
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