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超高分辨Storm技术国际首次证明胶原纤维内矿化

发布日期:2018年01月11日 16:58:47 来源:公共技术平台
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医学院公共技术平台的超高分辨显微系统于2015年引进并向广大师生开放共享,受到了师生的热切关注。经过平台技术人员与课题组成员的不断探索,随机光学重构超高分辨显微系统storm技术首次于国际上证明胶原纤维内矿化,为交叉科学研究提供了一种先进可靠的技术方法。

2018年1月8日,浙江大学化学系教育部“长江学者奖励计划”唐睿康特聘教授研究组在《Advanced Materials》(IF:19.79)上发表题为“Citrate Improves Collagen Mineralization via Interface Wetting: A Physicochemical Understanding of Biomineralization Control”的研究性论文,阐明了柠檬酸生物小分子通过调节胶原界面的润湿性从而促进其仿生矿化。唐教授课题组通过体外实验阐释了柠檬酸生物小分子在胶原矿化中起到重要作用。胶原纤维内的矿化对于提高其机械强度起到了至关重要的作用,但是如何验证胶原矿化是纤维内的矿化是一个技术难题。经成像平台技术人员与唐睿康教授课题组沟通,决定选择公共平台的随机光学重构超高分辨显微镜(Nikon N-STORM)来测定矿化的胶原,利用3D-STROM技术(下图Figure 1 i-k),通过z-steping不同层面展示及高分辨率三维渲染,实现了高达侧向20nm,轴向50nm的分辨率,得到了矿化胶原纤维的三维超高图片。这是国际上首次利用超高分辨率STROM技术来证明胶原纤维内矿化,对于之后胶原矿化的相关领域研究有着非常重要的促进意义和引领作用。

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Figure 1. Mineralization of the collagen fibrils in the absence and presence of citrate pretreatment

随机光学重构storm技术是基于光控荧光分子和计算的方法,一般用发光强度高的化学荧光探针标记样品,利用高强度激光使荧光基团随机快速转换明暗态,经过基态—激发态—稳暗态—基态的循环,重复记录荧光点,最后经过精妙的计算,拟合成高分辨率的图像,单分子定位原理及3D storm拟合原理见下图2、3。

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         图2 单分子定位原理                                                图3 3Dstorm拟合原理

 

目前成像平台还拥有多种类型高分辨显微镜,信息如下:

仪器名称

分辨率

随机光学重构超高分辨显微镜(Nikon N-STORM)

20nm

结构化照明超高分辨显微镜(Nikon N-SIM)

120nm

OSR高分辨率显微镜(Olympus FV3000 OSR)

≈120nm

Ariy Scan高分辨率显微镜(Zeiss LSM800)

≈140nm

公共平台热忱欢迎广大师生预约使用高分辨显微镜,平台技术人员将与师生共同探讨各类实验的技术方法,帮助广大师生获得高质量的研究结果。(预约网址:www.cfzsm.zju.edu.cn

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