中國(guó)科大成功研發(fā)高精度的光電關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)
中國(guó)科大微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心與生命科學(xué)學(xué)院畢國(guó)強(qiáng)、劉北明實(shí)驗(yàn)室與中科院自動(dòng)化所韓華研究員、陳曦副研究員合作，提出并實(shí)現(xiàn)了一種高精度、高通量的光電關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)，并應(yīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)體外培養(yǎng)神經(jīng)元中突觸超微結(jié)構(gòu)的高精度定位與解析。該成果以“Correlative light and electron microscopy for complex cellular structures on PDMS substrates with coded micro-patterns” 為題，于2018年11月12日在國(guó)際著名期刊《Lab on a Chip》上發(fā)表。
在現(xiàn)代生物顯微技術(shù)中，光學(xué)顯微成像，特別是熒光顯微，具有極高的靈敏度和特異性; 電子顯微則以其納米乃至原子分辨率使人們得以解析亞細(xì)胞乃至生物大分子的超微結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。結(jié)合光學(xué)顯微與電子顯微，對(duì)同一樣品進(jìn)行多尺度、多模態(tài)的“關(guān)聯(lián)”顯微成像，能夠綜合二者的優(yōu)勢(shì)，并彌補(bǔ)相應(yīng)的不足，是當(dāng)前國(guó)際上生物顯微研究處于發(fā)展階段的一個(gè)重要趨勢(shì)。
在本研究中，課題組自主設(shè)計(jì)了具有微圖案編碼的聚二甲基硅氧烷（PDMS）細(xì)胞培養(yǎng)基底。將細(xì)胞直接培養(yǎng)該PDMS基底上，利用微圖案編碼作為索引和基準(zhǔn)點(diǎn)，可高精度實(shí)現(xiàn)對(duì)同一樣品中同一個(gè)區(qū)域的光學(xué)顯微與電子顯微關(guān)聯(lián)成像。同時(shí)，合作課題組開發(fā)了光電關(guān)聯(lián)顯微成像軟件，能夠自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)基于熒光顯微成像導(dǎo)航的電子顯微成像。利用這一光電關(guān)聯(lián)顯微成像系統(tǒng)，課題組對(duì)離體培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元中興奮性樹突棘和樹突干突觸的超微結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析。這一關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)將活細(xì)胞成像等多種光學(xué)顯微成像與基于包埋切片的常規(guī)電鏡或冷凍電鏡成像的高精度關(guān)聯(lián)，可廣泛應(yīng)用于細(xì)胞與神經(jīng)生物學(xué)研究。
圖：微圖案編碼的PDMS細(xì)胞培養(yǎng)基底制作以及光電關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)示意圖。
本論文的第一作者為中國(guó)科大生命科學(xué)學(xué)院博士后孫戎，通訊作者為畢國(guó)強(qiáng)教授和中科院自動(dòng)化所陳曦副研究員。該項(xiàng)目得到中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/lc/c8lc00703a#!divAbstract
合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、生命科學(xué)學(xué)院
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