科学家研制出改进型中红外显微镜 清晰度提高30倍

科学家研制出改进型中红外显微镜清晰度提高30倍这幅插图左上方是用中红外线照射的细菌，下方显微镜发出的可见光帮助捕捉图像。细菌内部的化学图像比传统的中红外显微镜清晰30倍。图片来源：2024Ideguchi等人/《自然-光子学》（NaturePhotonics）研究人员说，这一最新进展产生了120纳米的图像，比典型的中红外显微镜的分辨率提高了30倍。能够在更小的范围内更清晰地观察样本，有助于多个领域的研究，包括传染病研究，并为未来开发更精确的中红外成像技术开辟了道路。微观领域是病毒、蛋白质和分子的栖息地。借助现代显微镜，我们可以大胆地观察自己细胞的内部结构。但即使是这些令人印象深刻的工具也有其局限性。例如，超分辨率荧光显微镜需要用荧光标记标本。这有时会对样本产生毒性，而且在观察时长时间暴露在光线下会漂白样本，这意味着它们不再有用。电子显微镜也能提供令人印象深刻的细节，但样本必须置于真空中，因此无法研究活体样本。相比之下，中红外显微镜可以提供活细胞的化学和结构信息，而无需对细胞进行着色或破坏。然而，由于中红外显微镜的分辨率相对较低，它在生物研究中的应用受到了限制。超分辨荧光显微镜可以将图像缩小到数十纳米（1纳米为一毫米的百万分之一），而中红外显微镜通常只能达到3微米左右（1微米为一毫米的千分之一）。然而，东京大学的研究人员在一项新的突破中，实现了比以往更高的中红外显微镜分辨率。"我们的空间分辨率达到了120纳米，即0.12微米。"东京大学光子科学与技术研究所的TakuroIdeguchi教授解释说："这一惊人的分辨率大约是传统中红外显微镜分辨率的30倍。"研究小组使用了"合成孔径"技术，该技术结合了从不同照明角度拍摄的多幅图像，以生成更清晰的整体图像。通常情况下，样品被夹在两个透镜之间。然而，透镜会无意中吸收部分中红外光。为了解决这个问题，研究人员将细菌样本（使用了大肠杆菌和RhodococcusjostiiRHA1）放在硅板上，硅板可以反射可见光并透过红外线。这样，研究人员就可以使用单透镜，用中红外光更好地照射样品，获得更详细的图像。"我们对能够如此清晰地观察细菌的胞内结构感到惊讶。我们显微镜的高空间分辨率可以让我们研究抗菌药耐药性等世界性问题，"Ideguchi说。"我们相信，我们可以从多个方向继续改进这项技术。如果我们使用更好的透镜和更短的可见光波长，空间分辨率甚至可以低于100纳米。有了更高的清晰度，我们希望研究各种细胞样本，以解决基础和应用生物医学问题。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428501.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428501.htm

这年头怎么那么惨！什么是霍乱？感染了会怎样？如何预防？

这年头怎么那么惨！什么是霍乱？感染了会怎样？如何预防？7月11日，湖北省武汉市武昌区卫生健康局通报：7月9日晚，武昌区疾控中心接医院报告，武汉大学出现一例感染性腹泻病例，经省市区三级疾控中心复核确诊为霍乱。患者经过有效诊治，病情控制，症状已消失。相关话题迅速登上了微博热搜那么，霍乱到底是什么？我们如何保护自己免于感染？霍乱是由霍乱弧菌引起的一种烈性肠道传染病，是我国《传染病防治法》规定的甲类传染病，俗称“2号病”。最主要的途径是被我们“吃下去”，也就是常说的“病从口入”。霍乱弧菌一般污染水或者水产品（鱼、虾等），如果我们饮用了未经处理的水或食物，就有可能把里面的细菌吃下去。另外，如果苍蝇接触了被霍乱弧菌污染的食物或粪便，也会把细菌带到其他地方。典型症状，简单说就是“上吐下泻”，一般表现为剧烈腹泻和喷射状呕吐大量米泔样物，一般无发热，多数不伴腹痛，因频繁泻吐引起的脱水休克，可并发急性肾衰竭、急性肺水肿等疾病，如果不能获得及时有效治疗，会危及生命。也有部分患者症状不典型。怎么预防霍乱？1.“管住嘴”不喝不明来源、未经处理的水；贮存或加工食物时，一定要生熟分开，食用贝类、螃蟹等海水产品时要煮熟；定期消毒餐具。2.“管好手”要做到勤洗手，在饭前便后、外出归来都要好好洗手。3.注意环境卫生及时清除厨余垃圾和动物粪便，垃圾桶加盖、定期清洗；增加纱门、纱窗等防蝇设施。

科学家发现普通细菌的嗜血行为

科学家发现普通细菌的嗜血行为这一研究成果发表在《eLife》杂志上，为了解血流感染的发生过程和潜在治疗方法提供了新的视角。华盛顿州立大学研究员阿登-贝林克（ArdenBaylink）拿着一个装有沙门氏菌的培养皿。贝林克和博士生西耶娜-格伦（SienaGlenn）发表的研究表明，世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉血清（人体血液的液体部分），血清中含有细菌可以用作食物的营养物质。图片来源：华盛顿州立大学兽医学院TedS.Warren细菌研究与实验"感染血液的细菌可能是致命的，"该研究的通讯作者、西悉尼大学兽医学院教授阿登-贝林克（ArdenBaylink）说。"我们了解到，一些最常引起血液感染的细菌实际上能感知人体血液中的一种化学物质，并向它游去"。贝林克和这项研究的第一作者、西悉尼大学博士生西耶娜-格伦发现，至少有三种细菌，即肠炎沙门氏菌、大肠埃希氏菌和柯氏柠檬杆菌会被人体血清吸引。这些细菌是导致炎症性肠病（IBD）患者（约占总人口的1%）死亡的主要原因。这些患者通常会有肠道出血，这可能是细菌进入血液的入口。华盛顿州立大学博士生西耶娜-格伦（SienaGlenn）使用高倍显微镜。格伦与助理教授阿登-贝林克（ArdenBaylink）及其同事合作发表的研究表明，世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉人体血液中的液体部分--血清。图片来源：华盛顿州立大学兽医学院TedS.Warren研究人员利用贝林克公司设计的一种名为"化学感知注射钻机测定法"的高倍显微镜系统，通过注射微量人体血清模拟肠道出血，观察细菌向出血源移动的过程。这种反应非常迅速--致病细菌只需不到一分钟的时间就能找到血清。新疗法的潜力作为研究的一部分，研究人员确定沙门氏菌有一种名为Tsr的特殊蛋白质受体，能让细菌感知并游向血清。利用一种叫做蛋白质晶体学的技术，他们能够看到这种蛋白质与丝氨酸相互作用的原子。科学家们认为，丝氨酸是细菌能够感知并消耗的血液中的化学物质之一。格伦说："通过了解这些细菌是如何检测血液来源的，我们将来可以开发出阻断这种能力的新药。这些药物可以改善高血液感染风险的IBD患者的生活和健康状况。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428275.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428275.htm

新型二合一显微镜可详细观察细胞内部结构

新型二合一显微镜可详细观察细胞内部结构如今，科学家们已经能够使用功能强大的显微镜窥视细胞内部。要了解特定生物分子是如何作用和反应的，这一点非常重要。然而，这些工具也有一些缺点。以超分辨率荧光显微镜（SRM）为例。它非常适合追踪细胞中的单个分子（如蛋白质），但不能向科学家展示附近发生了什么。此外，虽然低温电子断层扫描（cryo-ET）可以获得高分辨率的细胞图像，但它无法精确定位单个分子在做什么。因此，美国能源部斯坦福线性加速器中心（SLAC）国家加速器实验室的研究人员着手将这两种成像技术结合到一台显微镜中。研究报告的第一作者彼得-达尔伯格（PeterDahlberg）说："我们的目标是保持两种技术的优点。保留了荧光显微镜的分子特异性，所以你知道谁是谁，然后可以把它放在低温电子显微镜的高分辨率结构中。"荧光显微镜技术是用一种较小的分子标记单个分子，这种分子在光线照射下会发光。然后就可以在普通的--尽管分辨率非常高--光学显微镜下追踪该分子。低温电子显微镜使用电子显微镜来研究细胞等速冻样本。将这两种技术相结合后，研究人员立即遇到了需要克服的问题。首先，必须将含有荧光标记分子的细胞投放到直径仅为3毫米的低温电子显微镜网格上，然后快速冷冻，使网格上的水变成玻璃（玻璃化）。一旦冻结，细胞就必须保持冻结状态。第二个问题是冷冻细胞的大小--它们有数千纳米厚--但冷冻CT使用的电子无法穿透200纳米以下的深度。因此，研究人员开发了一种名为"聚焦离子束铣削系统"的设备，该设备附带扫描电子显微镜（FIB-SEM）。聚焦离子束会切割掉细胞材料，留下冷冻ET可以穿透的极薄的冷冻细胞片。然后，扫描电子显微镜向样品发射电子，生成高分辨率图像。原型FIB-SEM有一个问题：它没有连接光学显微镜，这意味着必须移动冷冻-ET网格才能进行荧光显微镜检查。幸运的是，解决方法很简单。Dahlberg说："从根本上说，我们只是拆开了这台价值150万美元的精密仪器，安装了这个集成的光学显微镜，现在我们有了一个更好的系统。"研究人员在2020年测试了FIB-SEM，追踪细菌细胞内的蛋白质，发现它可以工作，但意识到冷冻ET网格的材料会吸收光线，破坏冷冻样本。因此，他们进行了一些调整，设计了更好的网格，并为光学显微镜制作了更好的平台。现在，研究人员正在设计不同种类的荧光标签--生物传感器--以便在低温条件下工作。生物传感器是一种荧光分子，能根据当地环境改变其发射或激发特性，在一种环境中发出一种颜色，而在另一种环境中则发出不同的颜色。Dahlberg说："它们可以被调整为对pH值、适应数百种环境变量。因此，除了具体位置和高分辨率结构信息外，你还可以知道我的细胞是健康的还是生病的？即将进行细胞分裂？ATP浓度高吗？它提供了所有这些额外的内容。"研究人员将继续修补FIB-SEM，直到它得到优化并充分发挥其潜力。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389293.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389293.htm

研究发现粘液分子可以预防霍乱的发生

研究发现粘液分子可以预防霍乱的发生如果这些糖可以被送到感染部位，它们可以帮助加强粘液屏障并预防霍乱症状，霍乱每年影响多达四百万人。研究人员说，由于糖类在不杀死细菌的情况下解除了细菌的武装，它们可能成为抗生素的一个有吸引力的替代品。"与抗生素不同的是，在抗生素中细菌可以很快进化出抗药性，这些糖类实际上并不杀死细菌。他们似乎只是关闭了其毒性毒素的基因表达，所以这是另一种可以尝试治疗这些感染的方法，"该研究的主要作者之一BenjaminWang博士21岁说。22岁的JulieTakagi博士也是该论文的主要作者之一。麻省理工学院生物工程系安德鲁和埃尔纳-维特比教授KatharinaRibbeck是这项研究的资深作者，该研究发表在EMBO杂志上。研究小组的其他主要成员有：巴塞尔大学的研究助理RachelHevey；乔治亚大学的生物化学和分子生物学教授MichealTiemeyer；以及加州大学圣克鲁兹分校的微生物学和环境毒理学教授FitnatYildiz。驯服微生物近年来，Ribbeck和其他人发现，身体大部分地方的粘液在控制微生物方面起着关键作用。里贝克的实验室已经表明，在粘液中发现的复杂糖分子可以使细菌（如铜绿假单胞菌）和白色念珠菌酵母失去作用，防止它们造成有害的感染。Ribbeck以前的大部分研究都集中在肺部病原体上，但在新的研究中，研究人员将注意力转向了一种感染胃肠道的微生物。霍乱弧菌经常通过受污染的饮用水传播，可导致严重腹泻和脱水。霍乱弧菌有许多菌株，以前的研究表明，这种微生物只有在被一种叫做CTX噬菌体的病毒感染时才会成为致病菌。这种噬菌体携带编码霍乱毒素的基因，这才是造成严重霍乱感染症状的真正原因。为了使这种"毒素转换"发生，CTX噬菌体必须与细菌表面的一个受体结合，该受体被称为TCP（co-regulatedpilus）。麻省理工学院的研究小组利用从猪胃肠道纯化的粘蛋白糖，发现糖抑制了细菌产生TCP受体的能力，因此CTX噬菌体不能再感染它。研究人员还表明，暴露于粘液糖会极大地改变许多其他基因的表达，包括那些产生霍乱毒素所需的基因。当细菌暴露于这些糖类时，它们几乎不产生霍乱毒素。当霍乱弧菌感染胃肠道内的上皮细胞时，这些细胞开始过度生产一种叫做环状AMP的分子。这使它们分泌出大量的水，导致严重的腹泻。研究人员发现，当他们将人类上皮细胞暴露在已被粘蛋白糖解除武装的霍乱弧菌面前时，这些细胞并没有产生环状AMP或开始渗水。递送糖类研究人员随后调查了哪些特定的糖可能作用于霍乱弧菌。为此，他们与Hevey的实验室合作，创造出他们正在研究的自然发生的粘液蛋白样本中发现的最丰富的糖的合成版本。他们合成的大多数糖的结构被称为核心1或核心2，它们在所含单糖的数量和类型上略有不同。研究人员发现，核心2糖在驯服霍乱感染方面发挥了最大的作用。据估计，50%到60%的霍乱弧菌感染者是无症状的，因此研究人员假设，当这些霍乱阻断粘蛋白缺失时，可能会出现有症状的病例。"我们的研究结果表明，当粘液屏障受到损害并缺乏这种特殊的糖类结构时，也许会发生感染，"Ribbeck说。她现在正在研究如何将合成的粘液蛋白糖，可能与抗生素一起，运送到感染部位。糖类本身不能附着在T的粘膜衬里上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338717.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338717.htm

3D显微镜捕捉的视频可实时追踪病毒的入侵和飞速发展

3D显微镜捕捉的视频可实时追踪病毒的入侵和飞速发展这是因为病毒在进入细胞之前很难对它们进行成像--在那种环境下，它们的移动速度要快得多，而且与它们所感染的细胞相比相对较小。这就是为什么这是一个如此难以研究的问题，"该研究的作者CourtneyJohnson说。"这就像你试图拍摄一个站在摩天大楼前的人的照片。你不可能用一张照片拍下整座摩天大楼并看到它前面的人的细节。"因此，为了这项新的研究，杜克大学的研究人员开发了一种新的成像技术，他们称之为3D跟踪成像显微镜（3D-TrIm）。它的工作原理是将两台显微镜合二为一--第一台显微镜使用激光每秒扫描数千次以准确定位病毒的位置。病毒通过附着在它身上的荧光标签变得可见，激光激发它使其发光，这样它就能被显微镜看到。第二台显微镜拍摄其周围较大细胞的三维图像，在病毒寻找进入途径的过程中创造出病毒运动的实时三维视频。以下的视频就显示了这方面的一个例子：https://youtu.be/mv0WYvmJlUk在两分半钟的跟踪过程中，可以看到病毒作为一个小红点在周围飞驰，而紫色的线条表示它过去的路径。它周围的绿色山丘实际上是人类的肠道细胞。研究小组表示，这项技术可以帮助揭开更多关于病毒如何感染细胞的谜团。但在此之前，还需要做出改进，比如找到一种方法使病毒发光更久。该研究发表在《自然方法》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332861.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332861.htm