使用石墨烯通过新型纳米成像技术捕捉活细胞的轮廓

随着时间一天天过去，人类技术变得更加精细，我们也变得更加有能力更深入地研究生物过程以及分子和细胞结构，从而更好地了解癌症、阿尔茨海默氏症等疾病的潜在机制。

今天，纳米成像，一种这样的尖端技术，被广泛用于结构表征亚细胞成分和细胞分子，如胆固醇和脂肪酸。但它并非没有局限性，正如韩国大邱庆北理工学院 (DGIST) 的 Dae Won Moon 教授在最近一项推进该领域的开创性研究中的首席科学家所解释的那样：“最先进的纳米成像技术使用加速电子或离子束在超高真空环境。要将细胞引入这样的环境，必须对它们进行化学固定和物理冷冻或干燥。但这样的过程会破坏细胞的原始分子组成和分布。”

Moon 教授和他的团队希望找到一种方法来避免这种恶化。“我们希望在超高真空环境中将先进的纳米成像技术应用于溶液中的活细胞，无需任何化学和物理处理，甚至不需要荧光染色，以获得使用传统生物成像技术无法获得的内在生物分子信息，”博士说。研究团队的主要成员 Heejin Lim 解释说。他们的新解决方案发表在Nature Methods 上。

他们的技术包括将湿细胞放置在带有微孔的胶原涂层湿基材上，而微孔又位于细胞培养基储液器的顶部。然后用单层石墨烯覆盖电池。石墨烯有望保护细胞免受干燥和细胞膜降解。

通过光学显微镜，科学家们证实，当以这种方式制备时，细胞在置于超高真空环境中后仍能存活长达 10 分钟。科学家们还在这种环境中进行了长达 30 分钟的纳米成像，特别是二次离子质谱成像。他们在前十分钟内捕获的图像描绘了细胞膜中脂质在其天然状态下的真实内在分布的高度详细(亚微米)图片;在这段时间内，膜没有发生明显的变形。

然而，使用这种方法，在石墨烯薄膜上的一个点上的一连串离子束碰撞可以产生一个足够大的孔，让一些脂质颗粒逃逸。但是，虽然细胞膜的这种降解确实发生了，但在十分钟的窗口内并不显着，并且没有溶液泄漏。此外，石墨烯分子与水分子反应以进行自我修复。因此，总的来说，这是以高分辨率了解天然状态的细胞膜分子的好方法。

“我想我们的创新技术可以被许多生物医学成像实验室广泛用于更可靠的细胞生物分析，并最终克服复杂的疾病，”Moon 教授说。

这种创新会成为常态吗?只有时间会给出答案!

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