記者23日從中國科學技術大學獲悉，該校杜江峰院士與中科院生物物理所徐濤院士團隊合作，實現對細胞原位鐵蛋白分子中鐵離子的磁性自旋成像，將原位蛋白質磁成像分辨率推進到了10納米以下。該研究成果日前發表在4月出版的《科學·進展》期刊上。
傳統磁共振技術的空間分辨率在微米級別以上，而細胞內的生物分子大小為納米級別，產生的磁信號非常弱，線圈傳感器探測不了，拍不出“高清照片”，看不到單分子結構。在細胞原位實現生物分子的納米級磁共振成像和結構解析，一直是生物學研究的“皇冠”級難題。
杜江峰團隊自主研制出細胞原位納米磁共振成像實驗平臺，其關鍵器件是“鉆石傳感器”，它等效為一個單電子自旋量子比特。“鉆石傳感器”能夠感應并接收到來自樣品的微弱的磁信號，在激光和微波操控下，再將接收到的細胞分子的磁信號轉換成光信號，用光子探測器讀出信號并結合原子力顯微鏡進行成像。
這個自制的納米磁共振成像實驗平臺，就像一架原子力顯微鏡，它能搭載著細胞樣品，精準地靠近“鉆石傳感器”。為方便“鉆石傳感器”收集磁信號，細胞樣品在懸臂梁的帶領下，結合原子力顯微鏡的掃描方法，在空間上鉆石傳感器以納米級別的位移“走遍”整個細胞剖面，最終實現對細胞內分子的成像。
據介紹，原子力顯微鏡就像體檢床，搭載著處理過的細胞樣品，在磁成像平臺上進行掃描成像。最終，研究人員觀測到了細胞內部存在于細胞器中的鐵蛋白，而且分辨率達到了10納米。該成果為未來實現細胞原位蛋白質磁共振成像打下了良好的技術基礎，也為開展細胞原位分子尺度的磁共振譜學研究提供了可能。(記者吳長鋒)
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