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全息顯微術(shù)能同時(shí)追蹤上千精子
每日科學(xué)網(wǎng)9月17日?qǐng)?bào)道，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新方式，能夠利用相干光源和全息顯微技術(shù)，同時(shí)觀察和追蹤上千個(gè)快速移動(dòng)的精子，并記錄下它們的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在當(dāng)日的美國(guó)《國(guó)家*院刊》在線(xiàn)版上。
研究人員稱(chēng)，他們*地追蹤了2.4萬(wàn)個(gè)快速移動(dòng)的細(xì)胞的路徑，每個(gè)細(xì)胞的記錄時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20秒。此次研究的主導(dǎo)者、該校電氣工程和生物工程系教授埃道甘·奧茲坎說(shuō)：“我們能追蹤這些運(yùn)動(dòng)對(duì)象。每次能平行追蹤上千個(gè)細(xì)胞的軌跡，并保持亞微米的度，以便了解數(shù)千個(gè)物體如何以不同的方式移動(dòng)，同時(shí)揭示此前未知的細(xì)胞統(tǒng)計(jì)路徑。”
奧茲坎及其同事利用了兩個(gè)相干光源：波長(zhǎng)為625納米的紅色LED（發(fā)光二極管）光源和波長(zhǎng)為470納米的藍(lán)色LED光源，同時(shí)從兩個(gè)不同角度照亮顯微鏡的視場(chǎng)。但他們并未使用傳統(tǒng)的顯微鏡鏡頭進(jìn)行觀察，而是將感光芯片放置在透明的樣本下。芯片會(huì)記錄因上述光源生成的全息圖，而軟件算法則會(huì)基于獲得的全息信息地顯示顯微鏡下目標(biāo)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)路徑。
*，精子活動(dòng)很難會(huì)被鏡頭捕捉到。而研究人員在約為17平方毫米的視場(chǎng)內(nèi)，同時(shí)追蹤了1500多個(gè)人類(lèi)精子的三維軌跡，耗時(shí)不過(guò)數(shù)秒鐘。他們發(fā)現(xiàn)，精子細(xì)胞會(huì)沿不斷變化的迂回路徑旅行，偶爾還會(huì)呈螺旋軌跡前行，而在90%的時(shí)間內(nèi)，它們都會(huì)沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)?？茖W(xué)家表示，如若沒(méi)有新型的高通量顯微技術(shù)，他們就不可能觀察到罕見(jiàn)的“螺旋行進(jìn)”現(xiàn)象，其只會(huì)發(fā)生在給定樣本內(nèi)4%至5%的細(xì)胞上。
此外，這種基于透明材料運(yùn)行的全息顯微技術(shù)還能加快新藥的研發(fā)速度，對(duì)于監(jiān)控微生物疾病的藥物治療以及精子活動(dòng)也十分重要。而科學(xué)家或許也可利用同樣方法研究快速移動(dòng)的細(xì)菌或其他浮游微生物，例如，新的全息成像技術(shù)有望披露更多未知的原生動(dòng)物行為，并實(shí)時(shí)測(cè)試相關(guān)的藥物療法，以打擊這些微生物zui致命的種類(lèi)或形式。