據(jù)每日科學網(wǎng)9月17日報道，美國加州大學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)表在當日的美國《國家科學院學報》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))