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中国科大成功研发高精度的光电关联显微成像技术

2018-11-23 08:25:34 来源:合肥微尺度物质科学国家研究中心

  中国科大微尺度物质科学国家研究中心与生命科学学院毕国强、刘北明教授与中科院自动化所韩华研究员、陈曦副研究员合作,提出并实现了一种具有高精度、高通量优势的光电关联显微成像技术。该技术基于自行设计的微图案编码的聚二甲基硅氧烷(PDMS)细胞培养基底,并结合自主开发的光电关联显微成像软件,实现了对体外培养神经元突触超微结构的高精度定位与解析。该成果以“Correlative light and electron microscopy for complex cellular structures on PDMS substrates with coded micro-patterns” 为题,于2018年11月12日发表在国际著名期刊《Lab on a Chip》上。

  神经突触是大脑神经环路中的功能节点,突触结构和效能的变化是大脑中学习与记忆的生物学基础。而众多的神经突触在整体形态,内部结构,所处的生长阶段,连接强度和活动水平上都存在着很大的差异。因此,探究不同类型,或是处于不同活动水平的神经突触中大分子和亚细胞器组织架构的差异,进而阐明这些突触功能上的差异,具有非常重要的意义。电子显微成像技术可以揭示纳米分辨率下细胞结构的三维细节。而荧光光学显微成像技术能够定位特定的细胞和亚细胞结构。因此结合了荧光光学显微与电子显微成像技术开发出来的光电关联显微成像技术正是解析不同类型神经突触超微结构的一种有效手段。

  在本研究中,合作课题组研发的光电关联显微成像技术,是通过将原代海马神经元培养在微图案编码的PDMS细胞培养基底上,在对特异性标记的突触进行荧光成像后,进行电镜制样和电子显微成像。PDMS基底上的图案编码了突触所在区域,并且为光学显微图像和电子显微图像的配准提供了精确的参照。另外合作课题组研发了用于自动电镜图像采集,光学显微和电子显微图像配准以及电镜导航的光电关联显微成像软件。利用这一软硬件结合的光电关联显微成像系统,合作课题组获取了高质量的荧光标记的兴奋性树突棘和树突干突触的电子断层扫描图像。

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图:微图案编码的PDMS细胞培养基底制作以及光电关联显微成像技术示意图。

  本论文的第一作者为中国科大生命科学学院博士后孙戎,通讯作者为毕国强教授和中科院自动化所的陈曦副研究员。该项目得到中科院B类先导专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划等的支持。

  原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/lc/c8lc00703a#!divAbstract

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