記者23日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校杜江峰院士與中科院生物物理所徐濤院士團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞原位鐵蛋白分子中鐵離子的磁性自旋成像，將原位蛋白質(zhì)磁成像分辨率推進(jìn)到了10納米以下。該研究成果日前發(fā)表在4月出版的《科學(xué)·進(jìn)展》期刊上。
傳統(tǒng)磁共振技術(shù)的空間分辨率在微米級(jí)別以上，而細(xì)胞內(nèi)的生物分子大小為納米級(jí)別，產(chǎn)生的磁信號(hào)非常弱，線(xiàn)圈傳感器探測(cè)不了，拍不出“高清照片”，看不到單分子結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞原位實(shí)現(xiàn)生物分子的納米級(jí)磁共振成像和結(jié)構(gòu)解析，一直是生物學(xué)研究的“皇冠”級(jí)難題。
杜江峰團(tuán)隊(duì)自主研制出細(xì)胞原位納米磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其關(guān)鍵器件是“鉆石傳感器”，它等效為一個(gè)單電子自旋量子比特。“鉆石傳感器”能夠感應(yīng)并接收到來(lái)自樣品的微弱的磁信號(hào)，在激光和微波操控下，再將接收到的細(xì)胞分子的磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，用光子探測(cè)器讀出信號(hào)并結(jié)合原子力顯微鏡進(jìn)行成像。
這個(gè)自制的納米磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，就像一架原子力顯微鏡，它能搭載著細(xì)胞樣品，精準(zhǔn)地靠近“鉆石傳感器”。為方便“鉆石傳感器”收集磁信號(hào)，細(xì)胞樣品在懸臂梁的帶領(lǐng)下，結(jié)合原子力顯微鏡的掃描方法，在空間上鉆石傳感器以納米級(jí)別的位移“走遍”整個(gè)細(xì)胞剖面，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)分子的成像。
據(jù)介紹，原子力顯微鏡就像體檢床，搭載著處理過(guò)的細(xì)胞樣品，在磁成像平臺(tái)上進(jìn)行掃描成像。最終，研究人員觀測(cè)到了細(xì)胞內(nèi)部存在于細(xì)胞器中的鐵蛋白，而且分辨率達(dá)到了10納米。該成果為未來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞原位蛋白質(zhì)磁共振成像打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，也為開(kāi)展細(xì)胞原位分子尺度的磁共振譜學(xué)研究提供了可能。(記者吳長(zhǎng)鋒)
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