一支研究团队开发出一项名为RESORT的新型成像技术

在微观层面上，有多种方式可以对生物样本进行成像，每一种方式都有其优缺点。首次，包括东京大学的研究人员在内的一个团队，将两种领先的成像技术的特点结合起来，开发了一种新的生物样本成像和分析方法。其概念被称为RESORT，为观察活体系统提供了前所未有的细节。

自从人类能够操纵玻璃以来，我们就利用光学设备以越来越详尽的方式来窥探微观世界。我们能够见到的越多，我们就能够理解的越多，因此我们对用于探索我们周围及内部世界的工具的改进也就产生了压力。现代显微成像技术远超传统显微镜的能力。其中两项主导技术是超分辨率荧光成像，具备良好的空间分辨率；以及振动成像，虽然在空间分辨率上有所妥协，但能够利用广泛的颜色范围来帮助标记细胞中许多成分。

“对于这些成像技术的局限，我们的动力来源于创造出更好的方法，通过RESORT的实现，我们对此充满信心。”来自东京大学高级科学技术研究中心的小关康之教授说道。“RESORT代表可逆饱和光学拉曼跃迁，它结合了超分辨荧光和振动成像的优势，并不会受到它们的缺点的影响。这是一种基于激光的技术，使用了一种被称为拉曼散射的特殊分子和光之间的相互作用，有助于在显微镜下鉴别样本中的成分。我们成功地对细胞中的线粒体进行了RESORT成像，验证了这项技术。”

RESORT成像包含数个步骤，虽然看起来有些复杂，但其设备安装比所取代的技术更简单。首先，需要用称之为可切换拉曼探针的特殊化学物质为待成像的样本标记或染色。这些探针的拉曼散射可以被RESORT采用的不同种类激光的光束所控制。接下来，将样本放置于光学仪器中，以正确照明样本并生成其图像。为此，样本需被两色红外激光脉冲辐照，以检测拉曼散射，同时还需紫外光和一个特殊的环形可见光束。这些光束共同限制拉曼散射发生的区域，这意味着最后的成像阶段可以高精度地检测探针所在的位置，从而达到高空间分辨率。

“提升显微样本的分辨率并不仅仅是目的；毕竟，电子显微镜能以更高的精细度对这些物质进行成像，”Ozeki说道。“然而，电子显微镜不可避免地会对被观察的样本造成损伤或干扰。通过未来的发展，RESORT将在拉曼探针的色板上增加更多的颜色，从而能够以前所未有的方式对生物样本中的许多成分进行实时成像，以分析复杂的相互作用。这将有助于更深入地理解基本生物过程、疾病机制和潜在的治疗干预。”

团队的主要目标是改进用于医学研究领域和相关领域的显微成像技术。然而，在激光器设计方面取得的进步也可以用于其他需要高功率或精确控制的激光应用，如材料科学。

参考文献：由Jingwen Shou、Ayumi Komazawa、Yuusaku Wachi、Minoru Kawatani、Hiroyoshi Fujioka、Spencer John Spratt、Takaha Mizuguchi、Kenichi Oguchi、Hikaru Akaboshi、Fumiaki Obata、Ryo Tachibana、Shun Yasunaga、Yoshio Mita、Yoshihiro Misawa、Ryosuke Kojima、Yasuteru Urano、Mako Kamiya和Yasuyuki Ozeki共同撰写的《基于可可切换拉曼探针的超分辨振动成像》于2023年6月16日发表于《科学进展》杂志。DOI: 10.1126/sciadv.ade9118

这项工作得到了日本学术振兴会(JSPS) KAKENHI基金的支持，基金号为JP20H05724、JP20H05725、JP20H05726、JP19K22242、JP20H02650、JP22H02193和JP19J22546；同时也得到了JSPS Core-to-Core计划、A.先进研究网络计划、JST CREST JPMJCR1872计划、中谷基金会技术开发研究项目（给予Y.O.）、内藤基金会（给予M.K.）、三菱基金会（给予M.K.）、第一三笠基金会生命科学项目（给予M.K.）、日本教育、文化、体育、科学技术省(MEXT) JPMXP1222UT1055的材料与纳米技术先进研究基础设施、以及MEXT JPMXS0118067246的量子飞跃旗舰计划的支持。J.S.受到了日本学术振兴会的国际研究员资助。