據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)9月17日報道，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員開發(fā)出一種新方式，能夠利用相干光源和全息顯微技術(shù)，同時觀察和追蹤上千個快速移動的精子，并精確記錄下它們的三維運動軌跡。相關(guān)研究報告發(fā)表在當(dāng)日的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》在線版上。
研究人員稱，他們史無前例地追蹤了2.4萬個快速移動的細胞的路徑，每個細胞的記錄時間長達20秒。此次研究的主導(dǎo)者、該校電氣工程和生物工程系教授埃道甘·奧茲坎說：“我們能精確追蹤這些運動對象。每次能平行追蹤上千個細胞的軌跡，并保持亞微米的精確度，以便了解數(shù)千個物體如何以不同的方式移動，同時揭示此前未知的細胞統(tǒng)計路徑。”
奧茲坎及其同事利用了兩個相干光源：波長為625納米的紅色LED（發(fā)光二極管）光源和波長為470納米的藍色LED光源，同時從兩個不同角度照亮顯微鏡的視場。但他們并未使用傳統(tǒng)的顯微鏡鏡頭進行觀察，而是將感光芯片放置在透明的樣本下。芯片會記錄因上述光源生成的全息圖，而軟件算法則會基于獲得的全息信息精確地顯示顯微鏡下目標(biāo)細胞的運動路徑。
眾所周知，精子活動很難會被鏡頭捕捉到。而研究人員在約為17平方毫米的視場內(nèi)，同時追蹤了1500多個人類精子的三維軌跡，耗時不過數(shù)秒鐘。他們發(fā)現(xiàn)，精子細胞會沿不斷變化的迂回路徑旅行，偶爾還會呈螺旋軌跡前行，而在90%的時間內(nèi)，它們都會沿順時針方向運動。科學(xué)家表示，如若沒有新型的高通量顯微技術(shù)，他們就不可能觀察到罕見的“螺旋行進”現(xiàn)象，其只會發(fā)生在給定樣本內(nèi)4%至5%的細胞上。
此外，這種基于透明材料運行的全息顯微技術(shù)還能加快新藥的研發(fā)速度，對于監(jiān)控微生物疾病的藥物治療以及精子活動也十分重要。而科學(xué)家或許也可利用同樣方法研究快速移動的細菌或其他浮游微生物，例如，新的全息成像技術(shù)有望披露更多未知的原生動物行為，并實時測試相關(guān)的藥物療法，以打擊這些微生物最致命的種類或形式。(新華網(wǎng))