作者布兰迪·杰斐逊，华盛顿大学圣路易斯分校
路易斯（号外乐团成员） 利用荧光探针的光特性是一种新成像技术的核心，这种技术可以对细胞膜内部进行前所未有的观察
信用:陆瑾 对于那些不涉及化学或生物学的人来说，描绘一个细胞可能会让人想起几个离散的、斑点状的物体；可能是细胞核、线粒体、核糖体等等
有一个经常被忽略的部分，除了一条表明细胞边界的曲线:细胞膜
但是它作为看门人的角色是必不可少的，一种新的成像技术是在华盛顿大学圣
路易斯提供了一种方式来观察，而不是通过，这个透明的，肥胖的，保护性的外壳
这项新技术是由普雷斯顿大学助理教授马修·卢的实验室开发的
绿色电气和系统工程系允许研究人员区分同相的脂质分子集合——这些集合被称为纳米域——并确定这些域内的化学成分
这项技术的细节——单分子定位显微术，或smom——在8月20日在线发布
21德国化学学会杂志《Angewandte Chemie》
该杂志是普通化学领域的领先杂志，其编辑选择了卢的论文作为纳米论文主题的“热门论文”
热门论文以其在快速发展的高兴趣领域中的重要性而著称
卢说，使用传统的成像技术，很难区分像细胞膜这样柔软透明的物体的“内部”和“外部”，尤其是在不破坏它的情况下
“我们想要一种不用传统方法就能观察到膜的方法”——比如插入荧光示踪剂，观察它在膜中的移动，或者使用质谱分析——“这会破坏它，”卢说
为了探测细胞膜而不破坏它，卢实验室的博士后研究员陆瑾也使用了荧光探针
然而，这种新技术不需要追踪穿过膜的路径，而是使用荧光探针发出的光来直接“看到”探针在哪里以及它在膜中“指向”哪里
探针的方向揭示了关于膜的相态及其化学成分的信息
“细胞膜上有许多不同的脂质分子，”卢说
一些形成液体，一些形成更固体或凝胶相
" 固相中的分子是刚性的，它们的运动受到限制
换句话说，它们是有序的
然而，当它们处于液相时，它们有更多的旋转自由；他们处于无序状态
用一个模拟脂质双层来模拟细胞膜，卢加入了一种荧光探针溶液，如尼罗红，并用显微镜观察了探针与细胞膜的短暂附着
探针附着在膜上时的运动由其环境决定
如果周围的分子处于无序状态，探针有回旋的空间
如果周围的分子处于有序状态，探针就像附近的分子一样是固定的
学分:圣路易斯华盛顿大学
路易斯（号外乐团成员） 当光照射在系统上时，探测器释放光子
卢实验室以前开发的一种成像方法，然后分析这种光，以确定分子的方向，以及它是固定的还是旋转的
“我们的成像系统捕捉单个荧光分子发出的光，并使光弯曲，在相机上产生特殊的图案，”卢说
“根据图像，我们知道探针的方向，我们知道它是旋转的还是固定的，”因此，无论它是否嵌入有序的纳米域
重复这个过程几十万次，就能提供足够的信息来构建一张详细的地图，显示出有序的纳米域，这些纳米域被膜上无序的液体区域包围着
鲁使用的荧光探针尼罗红也能够区分相同纳米域内的脂质衍生物
在这种情况下，当某种酶存在时，他们选择的荧光探针可以判断脂质分子是否被水解
这种被称为鞘磷脂的脂质是细胞膜纳米域形成的关键成分之一
一种酶可以将鞘磷脂分子转化为神经酰胺，”卢说
“我们相信这种转换改变了探针分子在膜中旋转的方式
我们的成像方法可以区分这两者，即使它们位于同一个纳米域
" 这种分辨率是模型脂双层中的单个分子，用常规成像技术无法实现
这种新的SMOLM技术可以解决各种脂质分子、酶和荧光探针之间的相互作用，其细节是以前从未实现过的
这在软物质化学领域尤其重要
“在这个分子不断运动的尺度上，一切都是自组织的，”卢说
它不像固态电子设备，每个组件都以一种特定且重要的静态方式连接
“每个分子都感受到周围分子的力量；这就是决定一个特定分子如何运动和执行其功能的因素
" 单个分子可以组织成这些纳米域，这些纳米域可以共同抑制或促进某些事情——比如允许某些东西进入细胞或将其保留在细胞外
“众所周知，这些过程很难直接观察，”卢说
“现在，你只需要一个荧光分子
因为它是嵌入的，它自己的运动告诉我们一些关于它周围的东西
"
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