給細胞拍「亮照」
拍一張細胞外表的照片,並不難,但要拍一張細胞內部世界拍的照片,就難了。你有什麼好辦法嗎?
拍照:從體外到體內
請注意,這就拍照了!當攝影師按下照相機的快門以後,隨著鎂光燈的刺目一閃,一股白煙從從照相機上的閃光燈里冒了出來——這種19世紀末到20世紀中期的攝影技術,現在已經成為了遙遠的回憶。
在20中期以後,隨著科學技術的快速進步,攝影技術也不斷提升。人們可以借用X光,給人體器官拍照;還可以用超聲波動態成像技術來動態觀察人體器官的活動情況;從顯微鏡下觀察到的動態景象,還可以藉助顯微攝影,變成靜態圖像……
不過,所有這些攝影技術都是從外部來拍攝生命體的,從內部拍攝人體的方法,常用的就是通過讓人吞下微型攝像頭到胃裡的方法,給胃的內部世界拍照。但這種方法也只能限於包括人在內的體型略大的動物胃部,想要進入昆蟲、細菌的胃部拍照,那就不可思議了;想要進入動物的心肝肺里拍照,那更是不可想像了。但科學家們就是富有想像力。如前不久,美國科學家就想出了拍攝細胞內部情況的神奇妙計。如果能拍攝到細胞內部變化情況,那實際上就等於我們對所有生命體的內部世界,都能窺探一番,並「立此存照」。
科學家發現,當激光照射到細胞上時,絕大多數散射光有著與入射光一致的波長,但激光中有一部分特殊光譜的入射光在照射到細胞上以後,情況就不一樣了,這種光譜的入射光會對細胞內分子的振動變化有反應:沒有振動發生的地方,其入射光與散射光的波長一樣;但有振動發生的地方,其入射光與散射光的波長就產生了差異。根據這些變化的數據,科學家就可以藉助計算機,描繪出細胞內部的變化情況和景象,就如同給細胞內部景象拍照一樣。
給細胞拍「亮照」
不過,這種特殊的照相技術有個很大的不足,那就是照射細胞的、由特殊光譜形成的入射光,很微弱,所獲得的細胞散射光也很弱,這就導致拍到的照片不夠清晰,這就跟在昏暗的光線下拍照一樣,只能得到模糊的照片。所以,要給細胞拍出清晰照片,就必須改進這種照相技術。
在接下來的實驗中,美國科學家發現,黃金納米粒子對這種特殊光譜的入射光,反射能力很強,其反射光強度是一般反射光的5倍多。如果把黃金納米粒子放進細胞里,那就如同在細胞內部安裝了「閃光燈」,有了它,就不愁拍不到清晰照片了。但遺憾的是,細胞會本能地把黃金納米粒子當成異物,予以清除。所以,如何讓細胞不排斥這些納米粒子,成了解決問題的關鍵。
很快,科學家們想到了病毒,因為有些病毒就具有抵抗細胞排斥的本領,如果把黃金納米粒子先放到病毒體內,然後讓病毒攻入細胞內部,把這些粒子攜帶到細胞裡面,就可以給細胞拍「亮照」了。根據這個思路,科學家進行了具體實驗,結果完全達到了預期目的。
這種照相技術的問世,顯然是醫學研究領域裡的一大突破,因為在此之前,人們對個體病毒的觀察方式,還只限於通過使用
來觀察固定標本,而有了這種技術,今後人們就能對活體細胞內的個體病毒進行動態追蹤了。另外值得稱道的是,藉助這種神奇的照相技術,人們還能繪製出細胞的化學性質圖,因為這種由細胞散射出來的光信號的強弱變化,會受細胞內酸鹼值變化的影響。
因此,這種細胞「亮照」,能給人們提供細胞內部化學和物理變化的清晰圖像。這對細胞的精細研究,無疑提供了更便捷、更給力的觀察工具。當然,未來人們如果把這種「亮照」拿到攝影展上,沒準還會中個金獎或銀獎什麼的呢。
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