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中科大利用光鑷技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞三維光學(xué)捕獲

2013-11-29 admin1

  近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李銀妹課題組與上海交通大學(xué)魏勛斌教授合作,采用光鑷技術(shù)成功捕獲活體動(dòng)物內(nèi)的細(xì)胞,發(fā)展了動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞三維光學(xué)捕獲技術(shù)。研究成果于4月23日在線發(fā)表于Nature Communications。


  在活的動(dòng)物體內(nèi)研究細(xì)胞生長、遷移、細(xì)胞及蛋白質(zhì)間相互作用等生物學(xué)過程,對生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究以及臨床診斷具有重大意義,因此體內(nèi)研究技術(shù)一直是活體研究熱點(diǎn)之一。


  李銀妹課題組利用多年發(fā)展的光鑷技術(shù),首次對活體動(dòng)物內(nèi)的細(xì)胞實(shí)現(xiàn)光學(xué)捕獲。研究表明,光鑷可以直接深入到活體內(nèi),對細(xì)胞進(jìn)行有效操控。研究人員用光鑷穿過小鼠耳朵真皮層,到達(dá)深度約50微米毛細(xì)血管中,捕獲和操控血管中的紅細(xì)胞。將光鑷固定在血管中心,血管中快速流動(dòng)的細(xì)胞經(jīng)過光阱時(shí)被逐漸減速,直到一個(gè)細(xì)胞停留在光阱中,光鑷將細(xì)胞捕獲,并實(shí)現(xiàn)了三維操控。同時(shí),課題組在實(shí)驗(yàn)中利用光陷阱的作用聚集紅細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)了人為制造血管堵塞,并針對血管中已聚集的細(xì)胞團(tuán)簇,拖拽其中一個(gè)細(xì)胞引導(dǎo)疏通,使聚集的細(xì)胞逐漸疏散開,恢復(fù)正常血液流動(dòng),實(shí)施非接觸手術(shù)式的血管疏通。研究中還提出了活體內(nèi)皮牛頓力定量測量的方法。


  以往光鑷技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用僅限于體外的單分子和細(xì)胞研究。李銀妹課題組的這項(xiàng)研究技術(shù)能直接深入到動(dòng)物活體內(nèi)對細(xì)胞進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察,操控與測量,實(shí)施非接觸式手術(shù)的實(shí)驗(yàn)取證,從而開拓了光鑷技術(shù)研究活體動(dòng)物新領(lǐng)域,為活體研究和臨床診斷提供了一種全新的技術(shù)手段。


  Nature Communications網(wǎng)站以《醫(yī)學(xué)研究:用光清除血管被堵塞的血管》為題對該研究工作進(jìn)行報(bào)道。報(bào)道指出:光鑷由激光聚焦形成,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于諸如培養(yǎng)環(huán)境中的單分子生物物理研究。然而,光鑷之前還沒有被應(yīng)用于操控活體動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞。李銀妹和她課題組成員將紅外激光聚焦于小鼠耳朵真皮層下的血管,然后通過改變激光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)血管堵塞,疏通血管。他們通過該技術(shù)將各個(gè)紅細(xì)胞從堵塞毛細(xì)血管簇中移開,實(shí)現(xiàn)血管中血流的恢復(fù)。


  論文的第一作者為中國科大鐘敏成博士后和兼職教授魏勛斌教授。該研究得到了國家科技部“973”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委和教育部中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助。

 

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