傳感器芯片成像技術(shù) 繪出精子3D軌跡圖
科學(xué)家首次繪出精子3D軌跡圖：以螺旋方式前進(jìn)
北京時(shí)間9月19日消息，據(jù)美國國家地理網(wǎng)站報(bào)道，美國加州大學(xué)洛杉磯分?？茖W(xué)家近日首次成功繪制出精子的3D軌跡圖，軌跡顯示精子像拔塞鉆一樣螺旋前進(jìn)，還像是一個(gè)個(gè)超級活躍的游泳高手。據(jù)研究人員介紹，此項(xiàng)研究采用的是一種傳感器芯片成像技術(shù)，而不是像以往那種采用智能電話和數(shù)碼相機(jī)成像的傳統(tǒng)方法。新技術(shù)將有助于更好地研究男性生殖能力以及其他微生物的行為規(guī)律。
由于個(gè)體微小而且速度很快，人類的精子很難研究，這是科學(xué)家們的共識。然而，美國加州大學(xué)洛杉磯分校奧茲坎研究團(tuán)隊(duì)卻迎難而上。研究負(fù)責(zé)人安多甘-奧茲坎表示，“精子是生命中最重要的微生物之一。”奧茲坎和他的研究團(tuán)隊(duì)從精子庫中提取精子標(biāo)本，然后將研究對象放置于一個(gè)硅傳感器芯片上。研究人員從不同方向發(fā)出紅色和藍(lán)色LED光線，照射到移動(dòng)的精子細(xì)胞上。每一個(gè)精子投射出不同顏色的陰影，硅傳感器芯片記錄下這些陰影。然后，研究人員再利用計(jì)算機(jī)程序?qū)山M數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，重建細(xì)胞前進(jìn)的軌跡。
電子顯微鏡觀測到，一個(gè)精子與一個(gè)卵子相遇。
奧茲坎介紹說，“在任意給定時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡在三維角度只能觀測到數(shù)量有限的精子。但是，采用新的傳感器技術(shù)，在僅僅一次很短時(shí)間的實(shí)驗(yàn)中，我們就能夠很容易看到1500多個(gè)三維精子。”
超級活躍的精子
所有的數(shù)據(jù)都顯示，精子游泳的方式完全不同。大多數(shù)精子采用的是一種典型的軌跡，大致是一種直線。然而，還有一些精子游泳的方式卻是螺旋式前進(jìn)，就像一個(gè)開紅酒瓶的拔塞鉆一樣螺旋前進(jìn)。在此前的研究中，顯微鏡只能模糊地觀測到這種奇特的現(xiàn)象。有些精子之所以被稱為“非?；钴S”，是因?yàn)樗鼈兦斑M(jìn)時(shí)方向總是緊急轉(zhuǎn)變的，就好像有某種力量在猛力拉著它們向相反方向改變。
奧茲坎表示，目前他們尚未搞清楚精子的健康度與其游泳方式之間是否存在某種聯(lián)系，但是這種新的成像技術(shù)將開啟精子研究領(lǐng)域的新大門。事實(shí)上，科學(xué)家們還利用新的傳感器系統(tǒng)將紅藍(lán)兩色光線照射到其他微生物上研究它們的運(yùn)動(dòng)情況以及它們對藥物和化學(xué)試劑的反應(yīng)。“這種新技術(shù)或其改進(jìn)技術(shù)將可能用于觀測和量化精子的能力。”
最新3D精子成像技術(shù)研究成果發(fā)表于本周出版的美國國家科學(xué)院院刊上。
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