新成像技術(shù)曝光組織分子結(jié)構(gòu)

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)3月20日報(bào)道，近，威斯康星大學(xué)和伊利諾斯大學(xué)共同研制出一種新型同步加速成像設(shè)備，利用比太陽光要強(qiáng)100萬倍的激光，以前所未有的高速和高分辨率直接拍攝到材料組織的分子結(jié)構(gòu)。該研究發(fā)表在《自然·方法學(xué)》網(wǎng)站上。

　　該設(shè)備名為“紅外環(huán)境成像”（IRENI）儀，在美國國家科學(xué)基金會主要研究儀器項(xiàng)目的支持下，耗時(shí)3年建成，成為威斯康星—麥迪遜同步加速輻射中心的設(shè)備。研究小組使用了多重同步加速光束而不是一束來照亮先進(jìn)的照相機(jī)，拍攝了從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)的樣本圖像。將圖像放大4倍后，生成的高分辨率樣本圖像即使在光學(xué)顯微鏡下檢驗(yàn)也毫不模糊和褪色。

　　借助同步加速器的強(qiáng)大功能，IRENI擁有了多功能光源的優(yōu)勢，高速電子流無間斷地涵蓋整個(gè)電磁波譜范圍，能獲得任何波長的佳吸收光譜圖像。比如在肉眼不可見的中紅外光范圍，研究小組使用12束同步加速光源，生成了數(shù)千個(gè)重要分子的吸收光譜圖像，記錄下它們的生化“指紋”。新“指紋”極大提高了圖像的細(xì)節(jié)質(zhì)量，像素化程度比傳統(tǒng)的紅外圖要低100倍。

　　IRENI技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷方面具有很大潛力。威斯康星大學(xué)密爾沃基分校（UWM）研究小組領(lǐng)導(dǎo)、物理學(xué)家卡羅·赫斯瑪格介紹說：“IRENI能顯示組織樣本的分子構(gòu)成，看到功能組群中蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂質(zhì)等物質(zhì)的分布，同時(shí)獲得結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成方面的詳細(xì)情況。”他們在測試IRENI診斷癌癥和其他疾病能力的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，IRENI能清晰地探測到乳腺和前列腺組織樣本中上皮細(xì)胞的分布特征?；|(zhì)膜將細(xì)胞分為上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞兩層，早期癌癥集中在上皮細(xì)胞，一旦基質(zhì)膜被破壞，惡性細(xì)胞就會從上皮細(xì)胞擴(kuò)展到基質(zhì)細(xì)胞，使癌癥轉(zhuǎn)移。

　　論文合著者、伊利諾斯大學(xué)厄本那—香檳分校邁克爾·沃爾什說，IRENI為研究生物組織研究提供了新視野，讓我們能監(jiān)控新陳代謝和干細(xì)胞分化等多種細(xì)胞過程，也為開發(fā)下一代紅外成像設(shè)備提供了經(jīng)驗(yàn)。新技術(shù)還能廣泛用于制藥分析、藝術(shù)品保存、法醫(yī)鑒定、生物燃料和先進(jìn)材料如富勒烯等方面。