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总结：为了开发新药和疫苗，需要对自然界最小的生物构件——生物分子——有详细的了解。研究人员目前正在展示一种开创性的显微镜技术，该技术允许以一种全新的方式研究蛋白质、DNA和其他微小生物粒子的自然状态。
开发药物和疫苗需要大量的时间和资金。因此，通过研究例如单个蛋白质的行为和相互作用来简化工作至关重要。Chalmers的新显微镜方法能够成为早期研究的重要工具。这项技术还可能用于研究细胞通过分泌分子和其他生物纳米颗粒相互通信的方式。例如，这些过程在我们的免疫反应中起着重要作用。
展示分子轮廓
生物分子既小又难以捉摸，但至关重要，因为它们是一切生物的组成部分。为了让它们用光学显微镜揭示自己的秘密，研究人员目前需要用荧光标签标记它们或将它们贴在表面上。
“用目前的方法，你永远无法确定标记或分子附着的表面不会影响分子的性质。借助我们的技术，它显示出完全自然的轮廓或光学特征，这意味着我们可以按原样分析分子，”研究负责人，Chalmers大学物理系教授Langhammer说。
这种独特的显微镜方法是基于研究人员想要研究的分子或粒子，这些分子或粒子通过一个包含微小纳米管（称为纳米通道）的芯片进行冲洗。将测试液添加到芯片中，然后用可见光照亮芯片。然后，光、分子和充满液体的小通道之间发生的相互作用使内部的分子显示为暗影，可以在连接到显微镜的屏幕上看到。通过研究，研究人员不仅可以看到而且可以确定生物分子的质量和大小，并获得有关其形状的间接信息——这是以前用单一技术无法实现的。
图：NSM原理图
备受赞誉的创新
纳米流体散射显微镜(NSM)这项新技术最近发表在科学杂志《Nature Method》上。Royal Swedish Academy of Engineering Sciences每年都会列出一些有可能改变世界并带来实际效益的研究项目，并对所取得的进展表示敬意。这项创新还通过初创公司Envue Technologies进入了社会，该公司在今年瑞典西部的风险投资杯比赛中获得了“Game Changer”奖。
研究员说：“我们的方法使这项工作更加有效，例如，当你需要研究样本的内容，但事先不知道它包含什么，因此需要标记什么时，”她在Chalmers期间推导了这项新技术的理论基础，然后还用这项技术进行了第一次实验研究。
研究人员目前正在继续优化纳米通道的设计，以便找到目前尚不可见的更小的分子和粒子。Langhammer说：“我们的目的是进一步完善我们的技术，使其有助于增加我们对生命如何运作的基本了解，并有助于提高下一代新型药物的开发效率。”
该技术的工作原理
研究人员想要研究的分子或粒子被放置在一个芯片中，芯片中含有微小的纳米管，即纳米通道，并充满了测试流体。
该芯片固定在一个专门改装的光学暗场显微镜中，并用可见光照明。
在显示显微镜所见的屏幕上，该分子显示为一个在纳米通道内自由移动的暗影。这是由于光与通道和生物分子相互作用。随后产生的干涉效应通过减弱分子所在点的光，显著增强了分子的光学特征。
纳米通道越小，放大效应越大，可以看到的分子越小。
利用这项技术，目前可以分析分子量约为60 kilodaltons及以上的生物分子。还可以研究更大的生物粒子，如细胞外小泡和脂蛋白，以及无机纳米粒子。
[1] Barbora Špa?ková, Henrik Klein Moberg, Joachim Fritzsche, Johan Tenghamn, Gustaf Sjösten, Hana Šípová-Jungová, David Albinsson, Quentin Lubart, Daniel van Leeuwen, Fredrik Westerlund, Daniel Midtvedt, Elin K. Esbjörner, Mikael Käll, Giovanni Volpe, Christoph Langhammer. Label-free nanofluidic scattering microscopy of size and mass of single diffusing molecules and nanoparticles. Nature Methods, 2022; 19 (6): 751 DOI: 10.1038/s41592-022-01491-6
