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发布时间: 2021-01-09

  

  中工网讯(工人日报-中工网记者陈华)中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室研制出细胞原位纳米磁共振成像实验平台,与中科院生物物理所徐涛院士团队合作,实现了对细胞原位铁蛋白分子中铁离子的磁性自旋成像,将原位蛋白质磁成像分辨率推进到了10纳米以下,为肝癌细胞拍出“超清写真”。该研究成果发表在2019年4月出版的《科学·进展》期刊上。

  传统磁共振技术的空间分辨率在微米级别以上,无法对人体细胞内部分子成像。细胞内的生物分子大小为纳米级别,产生的磁信号非常弱,线圈传感器探测不了,拍不出“高清照片”,看不到单分子美妙结构。在细胞原位实现生物分子的纳米级磁共振成像和结构解析,一直是生物学研究的“皇冠”难题。

  杜江峰领导的团队2015年发表在《科学》杂志上的研究已经表明,基于钻石中的氮—空位点作为量子传感器,能够探测单个蛋白质分子的磁共振谱。2018年,该团队又在液体环境探测到了单个DNA分子的磁共振谱,实现了与生理环境的对接。今年,杜江峰团队更进一步,自主研制出细胞原位纳米磁共振成像实验平台。

  据介绍,该实验平台的关键器件是“钻石传感器”,能够感应并接收到来自样品的微弱的磁信号,在激光和微波操控下,再将接收到的细胞分子的磁信号转换成光信号,用光子探测器读出信号并结合原子力显微镜进行成像。杜江峰团队自制的纳米磁共振成像实验平台,能搭载着细胞样品精准地靠近“钻石传感器”。最终,研究人员观测到了细胞内部存在于细胞器中的铁蛋白,而且分辨率达到了10纳米,为肝癌细胞拍出“超清写真”。