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30度视角新闻
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30度视角新闻 · 资料整理

化学发光技术助力细胞超分辨成像研究进展

浙江大学冯建东团队与哈尔滨工业大学赵唯淞团队在《自然》发表了关于“基于化学反应发光的超分辨成像方法”的研究。该方法实现了活细胞多种细胞器的三维、高时空分辨成像,空间分辨率达100纳米,且无需外部激光激发,连续成像时长大幅提升,并成功追踪了单个线粒体跨细胞转移过程。

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在生命科学领域对细胞内部结构进行精细观察一直是重要的研究课题。近期,浙江大学教授冯建东团队与哈尔滨工业大学教授赵唯淞团队的合作成果,为实现更深入、更长时间尺度的活细胞成像提供了新的技术路径。

该项突破的核心在于开发了一种“基于化学反应发光的超分辨成像方法”,并在国际期刊《自然》上发表了相关研究论文。这项工作标志着科研人员在利用化学信号而非传统光学激发手段进行生物成像方面取得了重要进展。

从技术细节来看,该研究实现的活细胞多种细胞器的三维、高时空分辨成像的空间分辨率达到了100纳米。更关键的是,由于该方法无需外部激光激发,其连续成像时长较同等条件下的荧光技术提升了上百倍,极大地拓宽了对生物过程的观测窗口。

在时间线的梳理中,冯建东团队自2018年起持续深耕相关领域,并在2021年首次证明了用电化学发光反应实现单分子超分辨成像的可行性。这表明该技术并非一蹴而就,而是经过多年的积累和迭代。

本次研究的深度体现在其应用层面。团队成功完整追踪了单个线粒体跨细胞转移的动力学过程,并且持续观测时间可长达41个小时。这种长时间尺度的、高精度的动态观察能力,是理解生命活动复杂机制的关键前提。

值得注意的是,赵唯淞团队为成像分辨率的突破提供了化学发光定制化的算法支撑,这体现了跨学科合作的重要性——即生物学问题需要物理和化学原理的深度结合才能解决。这种算法与底层物理/化学信号源的耦合优化,是实现高分辨的关键。

从背景角度看,传统的荧光成像技术虽然成熟,但其对外部激光激发的要求限制了长时间、连续观察的条件,且可能因激发过程本身对活细胞造成损伤。而该基于化学发光的成像方法,规避了这一核心痛点,使得研究人员能够更接近于“自然状态”地观察生命活动。

这项技术的应用场景非常广泛,它不仅适用于观察单个细胞器(如线粒体)的运动轨迹,理论上还可以扩展到研究细胞信号通路、蛋白质组装过程等需要长时间连续监测的生物学现象。这为药物靶点验证和疾病机理研究提供了全新的工具箱。

对于科研工作者而言,一个重要的观察点是“非激发依赖性”。这意味着成像过程本身对被观测对象的影响更小,使得获取的数据更接近于真实的生理状态。同时,从技术可及性的角度看,这种方法为后续的生物医学工程转化奠定了坚实的基础。

综上所述,浙江大学冯建东团队与哈尔滨工业大学赵唯淞团队的工作,代表了生命科学成像领域向“化学信号驱动”和“超长时间尺度观测”方向迈进的重要一步。这不仅是技术上的突破,更是研究视角上的拓展。

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