化學與分子科學學院分析科學研究中心唐宏武教授申請的2018年度國家重大科研儀器研制項目(自由申請)“用于活細胞內(nèi)單顆粒示蹤和實時操縱的光鑷顯微鏡”通過國家自然科學基金的通訊評審和會議評審,獲批資助,項目直接經(jīng)費595萬元。該項目是我院獲得的首個國家重大科研儀器研制項目。
該項目提出以倒置熒光顯微鏡為基本平臺,同時構(gòu)建高速多通道共焦熒光成像系統(tǒng)和近紅外雙光鑷操縱系統(tǒng),研制一臺用于活細胞內(nèi)單顆粒示蹤和實時操縱的光鑷顯微鏡,以解決以下科學和技術(shù)問題:對病毒侵染宿主細胞的過程進行示蹤,在獲取相關(guān)化學、生物信息的同時,對病毒粒子進行操縱以準確獲取各種力學參數(shù),詮釋病毒侵染宿主細胞過程中的力學機制。在迄今的文獻報道中,一般都采用細胞內(nèi)吞等方式將人工合成的微粒(如粒徑數(shù)百納米的聚苯乙烯微球或硅球)導入活細胞,通過光鑷操縱微粒來獲取活細胞內(nèi)各種馬達蛋白的力學參數(shù),但這種方式對細胞的損傷很大,該儀器項目首次提出基于病毒侵染宿主細胞這一天然的生命過程來研究相關(guān)問題,有可能克服以上不足。由于病毒顆粒的尺寸很小(50-200 nm),示蹤和光鑷操縱都十分困難,該項目提出采用發(fā)光納米標記病毒的策略,不僅可實現(xiàn)宿主細胞內(nèi)病毒的示蹤,還提高了病毒粒子的極化率,從而顯著增大光阱力以提高光鑷捕獲和操縱的可能性。此外,由于細胞內(nèi)外環(huán)境不同,目前已經(jīng)報道的采用光鑷技術(shù)用于細胞內(nèi)外單分子操縱的結(jié)果差異很大,因此如何準確獲取細胞內(nèi)光鑷操縱結(jié)果,一直是一個難題。該儀器項目擬采用一種“主動-被動校正法”實現(xiàn)對細胞內(nèi)分析結(jié)果的可靠校正。因此,該項目通過解決上述難題,可以同步獲取細胞內(nèi)單顆粒的化學、生物、力學信息,使待研制儀器在生命科學和醫(yī)學等領(lǐng)域具有強大功能。
近六年來,在國家重點學科-分析化學學術(shù)帶頭人龐代文教授的支持下,唐宏武教授獲得了三項有關(guān)光鑷技術(shù)研究的國家自然科學基金面上項目的資助,構(gòu)建了兩臺具有不同功能的光鑷裝置,并獲得了一系列研究成果,在此基礎(chǔ)上建立了“納米光鑷技術(shù)”這一新的研究方向。
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