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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】為肝癌細(xì)胞拍超清“寫真”

2019-04-26 中國科學(xué)報楊保國

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語音播報

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士團隊與中科院生物物理所徐濤院士合作，實現(xiàn)了對細(xì)胞原位鐵蛋白分子的磁性成像，將原位蛋白質(zhì)磁成像分辨率推進到10納米。該研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)—進展》上。

　　在細(xì)胞原位實現(xiàn)納米級分子成像是生物學(xué)研究的重要目標(biāo)之一。在眾多成像技術(shù)中，磁共振成像技術(shù)能夠快速無破壞地獲取樣品體內(nèi)的自旋分布圖像，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多個科學(xué)領(lǐng)域中。特別是在臨床醫(yī)學(xué)中，因其對生物體幾乎無損傷，在疾病的機理研究、診斷和治療上起著重要的作用。然而，傳統(tǒng)的磁共振成像技術(shù)使用磁感應(yīng)線圈作為傳感器，空間分辨率極限在微米以上，無法進行細(xì)胞內(nèi)分子尺度的成像。

　　為突破磁共振成像的分辨率極限，杜江峰課題組用鉆石中的氮—空位固態(tài)點缺陷單自旋作為磁敏感單元（即“鉆石傳感器”），自主研制了細(xì)胞原位納米磁共振成像實驗平臺。激光、微波對氮—空位單自旋進行操控形成一個量子傳感器，能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)分子的微弱磁信號轉(zhuǎn)換為光信號，用單光子探測器進行讀出。自制的原子力顯微鏡實現(xiàn)細(xì)胞樣品的定位和掃描，首先將樣品中的分子靠近鉆石傳感器至10納米以內(nèi)，進而通過空間上的納米級位置移動實現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)分子的成像。

　　研究人員以人的肝癌細(xì)胞株進行納米磁成像實驗研究，用高壓冷凍替代方法將活細(xì)胞瞬間“凍住”，并用樹脂類材料包裹住，再用切片的方法將表面修剪成納米級平整度。這樣，細(xì)胞內(nèi)部的蛋白質(zhì)暴露在細(xì)胞剖面上，可以與鉆石傳感器近距離接觸。通過對樣品掃描，觀測到了細(xì)胞內(nèi)部存在于細(xì)胞器中的鐵蛋白，分辨率達(dá)到了10納米。

　　該工作將細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子磁成像的空間分辨率提高了近兩個數(shù)量級，為未來實現(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)，也為開展細(xì)胞原位分子尺度的磁共振譜學(xué)研究提供了可能。

　　（原載于《中國科學(xué)報》 2019-04-26 第1版要聞)

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士團隊與中科院生物物理所徐濤院士合作，實現(xiàn)了對細(xì)胞原位鐵蛋白分子的磁性成像，將原位蛋白質(zhì)磁成像分辨率推進到10納米。該研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)—進展》上。
　　在細(xì)胞原位實現(xiàn)納米級分子成像是生物學(xué)研究的重要目標(biāo)之一。在眾多成像技術(shù)中，磁共振成像技術(shù)能夠快速無破壞地獲取樣品體內(nèi)的自旋分布圖像，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多個科學(xué)領(lǐng)域中。特別是在臨床醫(yī)學(xué)中，因其對生物體幾乎無損傷，在疾病的機理研究、診斷和治療上起著重要的作用。然而，傳統(tǒng)的磁共振成像技術(shù)使用磁感應(yīng)線圈作為傳感器，空間分辨率極限在微米以上，無法進行細(xì)胞內(nèi)分子尺度的成像。
　　為突破磁共振成像的分辨率極限，杜江峰課題組用鉆石中的氮—空位固態(tài)點缺陷單自旋作為磁敏感單元（即“鉆石傳感器”），自主研制了細(xì)胞原位納米磁共振成像實驗平臺。激光、微波對氮—空位單自旋進行操控形成一個量子傳感器，能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)分子的微弱磁信號轉(zhuǎn)換為光信號，用單光子探測器進行讀出。自制的原子力顯微鏡實現(xiàn)細(xì)胞樣品的定位和掃描，首先將樣品中的分子靠近鉆石傳感器至10納米以內(nèi)，進而通過空間上的納米級位置移動實現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)分子的成像。
　　研究人員以人的肝癌細(xì)胞株進行納米磁成像實驗研究，用高壓冷凍替代方法將活細(xì)胞瞬間“凍住”，并用樹脂類材料包裹住，再用切片的方法將表面修剪成納米級平整度。這樣，細(xì)胞內(nèi)部的蛋白質(zhì)暴露在細(xì)胞剖面上，可以與鉆石傳感器近距離接觸。通過對樣品掃描，觀測到了細(xì)胞內(nèi)部存在于細(xì)胞器中的鐵蛋白，分辨率達(dá)到了10納米。
　　該工作將細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子磁成像的空間分辨率提高了近兩個數(shù)量級，為未來實現(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)，也為開展細(xì)胞原位分子尺度的磁共振譜學(xué)研究提供了可能。
　　（原載于《中國科學(xué)報》 2019-04-26 第1版要聞)

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