智能尿布检测器

Edward Boyden 　　我们都知道，显微镜能够放大活细胞和组织，但是你想过用它观察更微小的细节么?这听起来特别像一个看过多次《爱丽丝梦游仙境》的科学家的幻想。但是，生物学家们以这个概念为基础发明来一种新的技术，利用普通的显微镜对整个大脑进行成像，展示出了精致的分子细节。 　　这项技术叫做expansion microscopy，使用一种通常在婴儿尿布中可以找到的材料使生物组织膨胀。剑桥麻省理工学院(MIT)的神经学工程师(neuroengineer)Edward Boyden在上个月举行的一场会议中与他MIT的同事Fei Chen 和 Paul Tillberg报告了该技术。 　　Expansion microscopy：超分辨率显微镜的转折 　　Expansion microscopy是超分辨率显微镜的一个转折。2014年，美国科学家埃里克&bull 白兹格(Eric Betzig)，德国科学家斯特凡&bull W&bull 赫尔(Stefan W. Hell)，美国科学家威廉姆&bull 艾斯科&bull 莫尔纳尔(William E. Moerner)因超分辨率荧光显微技术获得了诺贝尔化学奖。这两种技术都在试图绕过物理定律带来的限制。 　　1873年，德国物理学家Ernst Abbe推断，传统的光学显微镜不能区分距离小于200纳米的物体，这大约是可见光最短波长的一半。距离小于这个衍射极限的话，物体会变得模糊。光学显微镜的最大分辨率只能达到横向200纳米，纵向600纳米。 　　超高分辨显微镜通过使用荧光分子绑定蛋白，更好的定位分子的发光来源，从而克服了Abbe指出的限制。利用这种技术，科学家可以区别出距离近达20纳米的物体。不过这项技术需要昂贵的、专业的设备，但可以解决一些厚结构的研究难题，比如大脑或肿瘤。 　　神经科学家们一直想收集大脑更多的分子细节，比如神经突触中蛋白的位置、两个神经传递信息处的连接、甚至环绕大脑的一组神经元。 　　在NIH的会议中，Boyden说：&ldquo 我们一直想做的就是找出让物体变得更大的方法。&rdquo 为了实现这个目标，他的团队用了一种叫做acrylate的化合物，该物质含有两种特性：第一，它可以形成密集的网状结构将蛋白质固定住 第二，它在水存在的情况下会膨胀。 　　加点水，让一切变得神奇 　　首先，组织需要经过一组化学混合物处理，使它变得透明 然后，用荧光分子绑定特定蛋白 最后将acrylate注入组织中。就像婴儿尿布一样，加水会使acrylate聚合物膨胀。经过拉伸，荧光标记的分子之间的距离越来越远。之前因为太近无法区别的蛋白在光学显微镜中有了新的焦点。在Boyden的展示中，该技术可以解决膨胀前分子距离近达60纳米的难题。 　　最重要的一点是，膨胀的过程很大程度上维持了蛋白之间的相对方向和连接，保持其它细胞结构的完整。该技术使蛋白相对位置的失真程度为1-4%。Expansion microscopy与其它超高分辨技术相比表现了良好的性能。 　　在一项试验中，研究人员用Expansion microscopy测定膨胀的小鼠大脑神经突触两端的蛋白质之间的距离，结果与用超高分辨技术测量的数据几乎相同。 　　此外，Expansion microscopy在复杂组织的三维成像上表现的更好。在会议中，Boyden展示了一个半毫米厚度的小鼠大脑海马区的图像，揭示了邻近神经元之间的连接。放大图像还能看到突触结构的细节，叫做boutons，是释放神经递质的地方。Boyden的团队用Expansion microscopy还研究了果蝇和斑马鱼的大脑，目前正在用研究人类的大脑。 　　技术总是在不断的超越 　　加州理工学院的神经学家Viviana Gradinaru说，Boyden的这项技术是科学家如何通过改变生物组织绕过固有限制的好例子。2013年，Gradinaru与斯坦福大学的Karl Deisseroth领导的团队报告了一种去除脂肪，从而让小鼠完整大脑透明化的方法。这种方法让厚的组织在光学显微镜下得以成像。去年，Gradinaru的团队将这项技术运用到了其它器官和整只老鼠中。 　　悉尼大学显微镜专家Guy Cox说：&ldquo Expansion microscopy确实非常巧妙，但是它的实际用途有多大还不清楚。如果它要用在很关键的地方，我推测它会与超高分辨技术结合起来。它的着重点应该是分子研究，而不是整个细胞。&rdquo

运动手环和智慧手表不时出现在我们周围人的手腕上，穿戴式设备真的兴起了。刚刚出月子的潮妈Sarah最近托美国一个朋友买了一组连体衣，有意思的是，这个婴儿服上装有传感器，可以检测宝宝的呼吸、体温、身体姿势等。可穿戴，进军婴儿界啦。 　　对于新手爸妈，购物是一项基本工作，包括婴儿床、奶瓶、尿布、婴儿衣服以及很多听过没停过的日用品，哪些要买哪些可以忽略，一大堆的&ldquo 功课&rdquo 要做。比起买东西，更让他们头痛的是照顾婴儿。&ldquo 月子里就苦不堪言，等到三个月产假一过，工作一整天之后真的没精力再去时刻照看孩子，而且有的时候很难判断孩子的需求啊。&rdquo Sarah说。 　　Sarah买的那组神奇的连体衣花了200美元出头。衣服一共三件，白色全棉质地，绿色条纹看起来挺清爽，前襟还有一只可爱的塑料乌龟。乌龟是防水并可拆卸的，秘密就藏在乌龟里面：芯片会将收集来的数据，实时推送智能手机上，让妈妈能随时随地掌握宝宝的情况。 　　&ldquo 听起来不便宜，不过我特意买大一号，可以一直穿到6个月。款式是短袖连体，这段时间刚好适合穿，每天穿都没问题。再说二胎也能用得上，算起来每人每月消费100人民币，还好啦。&rdquo Sarah说，没人会比宝宝妈妈更操心孩子，更睡不安稳，花钱买安心，值了。 　　随着腕带式健康追踪设备越来越多，出现专门针对婴儿的健康追踪器也是情理之中，类似的产品还有婴儿脚环Sproutling、婴儿袜子Meet Owlet，售价在1000多人民币左右。不过，在记者看来，婴儿的状态很多变，如果时刻监控，各种数据轰炸，家长很容易处于紧张状态。其实我们自己，我们的父辈，我们的祖辈，都没使用这种高科技婴儿监测器就长大。再说，如果任何时候都知道自己的婴儿下一秒钟会做什么，那生活的乐趣是不是会少许多呢?

2013年8月26日，安捷伦公司宣布推出了一系列带有智能感光度控制、独特的X射线衍射系统(XRD CCD)检测器。Eos S2,、Atlas S2 和Titan S2 CCD检测器提供有效检测区域分别为92毫米、135毫米和165毫米，基于正在研究中样品的衍射强度自动调整以适应他们的感光度。 　　&ldquo 智能感光度控制与数码摄影中的ISO设置非常相似，&rdquo 安捷伦XRD总经理Leigh Rees说。 &ldquo SSC是我们的智能测量系统中的一部分，它包括能够即时切换的硬件分级模块，这使得检测器可以基于衍射强弱自动调整感光度和动态范围。这种独特的方式意味着，在较短的实验时间，并具有较高的整体数据质量情况下，我们可以测得以前检测器不到的衍射数据。&rdquo 　　单晶XRD系统用于常规分析化学和具有挑战性的小分子和蛋白质衍射研究。S2 CCD是安捷伦最新检测器，安捷伦具有20年用于单晶XRD专业检测器设计和制造的历史。(编译：杨娟)