顯(xian)微(wei)鏡(jing)一(yi)直是(shi)生物(wu)學研究中的(de)重要工(gong)具，隨著技術的(de)發展顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)在不斷(duan)提高。最新的(de)超(chao)高分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)顯(xian)微(wei)鏡(jing)已(yi)經(jing)達到了超(chao)越衍射極限的(de)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)。現在MIT的(de)研究團隊通過另一(yi)種巧妙的(de)方式(shi)達到了同樣的(de)目的(de)。

　　研究人(ren)員(yuan)并沒有在(zai)顯微鏡(jing)上下功夫，而是從(cong)組織(zhi)樣(yang)本下手，利(li)用一種(zhong)吸(xi)水膨脹的(de)聚合物將組織(zhi)樣(yang)本整體放大。這種(zhong)方法(fa)非常(chang)簡單成(cheng)(cheng)本也很低，能用普(pu)通共聚焦顯微鏡(jing)達到超(chao)越(yue)200nm的(de)分辨率。這項發表在(zai)Science上的(de)成(cheng)(cheng)果，能使更多科學家接(jie)觸到超(chao)高分辨率成(cheng)(cheng)像。

　　“你在常規(gui)顯微鏡下(xia)就可(ke)以實現超高分(fen)辨率成像，不(bu)需要購買新設備(bei)，”文(wen)章的資深作者，MIT的副教(jiao)授Ed Boyden說，Fei Chen和Paul Tillberg是這篇文(wen)章的第一作者。

　　物理放大

　　衍射極限曾經是(shi)光學(xue)(xue)顯微(wei)鏡的最大障礙(ai)之一(yi)，使其(qi)分(fen)辨(bian)(bian)率無法突破(po)200nm，然而這個尺度恰恰是(shi)生物學(xue)(xue)家最感興趣的。為(wei)了(le)克服這個問題，科學(xue)(xue)家們開發了(le)超高分(fen)辨(bian)(bian)率顯微(wei)技術，該技術獲得(de)了(le)去(qu)年(nian)的諾貝爾化學(xue)(xue)獎(jiang)。

　　然而，超高(gao)分辨率顯微鏡最適合用(yong)于薄樣本，成像大(da)樣本的(de)(de)(de)時(shi)間比較長(chang)。“如果想要(yao)(yao)分析大(da)腦，或者理解腫瘤轉(zhuan)移中的(de)(de)(de)癌細(xi)胞，或者研究攻擊自身的(de)(de)(de)免疫細(xi)胞，你需要(yao)(yao)在高(gao)分辨率水平上觀察(cha)大(da)塊的(de)(de)(de)組(zu)織，”Boyden說。

　　為了使組織(zhi)樣本更容易成像(xiang)，研究人(ren)員(yuan)使用了聚(ju)丙烯酸鹽(yan)制(zhi)成的凝膠(jiao)，這是一種高度吸(xi)水的材(cai)料，通常用于尿不濕中。

　　研究人員(yuan)首先用(yong)抗(kang)體(ti)(ti)標(biao)記(ji)想要(yao)研究的細胞組分或蛋(dan)(dan)白，這種抗(kang)體(ti)(ti)不(bu)僅連有(you)(you)熒光染料(liao)，還能夠將(jiang)染料(liao)連到(dao)(dao)聚丙(bing)烯酸鹽上(shang)。研究人員(yuan)向(xiang)樣本添(tian)加聚丙(bing)烯酸鹽并使其形成凝(ning)膠，然后消化掉(diao)起連接作用(yong)的蛋(dan)(dan)白，允(yun)許樣本均勻(yun)膨脹。樣本遇(yu)到(dao)(dao)無鹽的水之(zhi)后膨脹了100倍，但熒光標(biao)記(ji)在(zai)整個組織(zhi)中的定位(wei)并沒(mei)有(you)(you)改(gai)變。

　　人們一般用(yong)普通共聚焦顯(xian)微鏡(jing)進行熒光(guang)成像，不過(guo)(guo)它的(de)(de)分(fen)辨(bian)率(lv)只(zhi)能(neng)達(da)到(dao)幾百納米。研(yan)究人員通過(guo)(guo)放大樣本(ben)，用(yong)共聚焦顯(xian)微鏡(jing)達(da)到(dao)了70nm的(de)(de)分(fen)辨(bian)率(lv)。“這(zhe)種膨脹(zhang)顯(xian)微技術能(neng)夠很(hen)好的(de)(de)整(zheng)合(he)到(dao)實驗室已有的(de)(de)顯(xian)微系統中，”Chen補充道。

　　大樣本

　　MIT的研究團(tuan)隊用這(zhe)(zhe)種(zhong)膨脹顯微技(ji)術，在常規共(gong)聚焦顯微鏡下成(cheng)像了(le)500×200×100微米的大(da)腦組織切(qie)片。而其他超(chao)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)技(ji)術難以(yi)成(cheng)像這(zhe)(zhe)么(me)大(da)的樣本。

　　“其他(ta)技術目前(qian)可以(yi)達到更高的(de)(de)分辨率(lv)，但使用起(qi)來比較難也(ye)比較慢，”Tillberg說。“我們這個方(fang)法(fa)的(de)(de)優勢在(zai)于，使用簡單而且(qie)支持大樣本。”

 　　研(yan)究人(ren)員認(ren)為，這(zhe)一(yi)技術對(dui)于研(yan)究大腦的神經連(lian)接非常有(you)用(yong)。Boyden的團隊將(jiang)注(zhu)意力放(fang)在大腦研(yan)究上，不過這(zhe)一(yi)技術同樣適用(yong)于腫(zhong)瘤(liu)轉移、腫(zhong)瘤(liu)血管生成(cheng)、自身免疫疾病等研(yan)究。