中國(guó)學(xué)者研制出“鉆石傳感器” 給肝癌細(xì)胞拍“超清寫(xiě)真”

中新社合肥4月23日電 (記者 吳蘭)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)23日消息：該?？蒲腥藛T與合作者利用自主研制的“鉆石傳感器”，能給肝癌細(xì)胞拍“超清寫(xiě)真”，且分辨率達(dá)到了10納米。

這一研究成果發(fā)表在2019年4月出版的國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·進(jìn)展》上。

據(jù)介紹，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院微觀(guān)磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制出細(xì)胞原位納米磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，與中科院生物物理所徐濤院士團(tuán)隊(duì)合作實(shí)現(xiàn)以上成果。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)廣泛使用磁共振技術(shù)，但傳統(tǒng)磁共振技術(shù)的空間分辨率在微米級(jí)別以上，無(wú)法對(duì)人體細(xì)胞內(nèi)部納米級(jí)別的分子成像。

據(jù)介紹，細(xì)胞內(nèi)的生物分子產(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”難題。

今年，杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)自主研制出納米磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能搭載著細(xì)胞樣品，精準(zhǔn)地靠近該平臺(tái)的關(guān)鍵器件——“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。

這個(gè)納米磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，要“診斷”的“病人”是人的肝癌細(xì)胞株(HepG2)。細(xì)胞內(nèi)的鐵蛋白分子中含有鐵離子，其在室溫下具有順磁性，在納米磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，它發(fā)出的磁信號(hào)可以被“鉆石傳感器”探測(cè)到。

為了讓鐵離子得到準(zhǔn)確地檢查，研究人員通過(guò)高壓冷凍替代方法將活細(xì)胞瞬間“凍住”，并用樹(shù)脂類(lèi)材料包裹起來(lái)，再用切片的方法將表面修剪成納米級(jí)平整度，保證鐵離子還存在于原有的系統(tǒng)中。

最終，研究人員觀(guān)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。