據New Atlas報道，了解細胞和細菌的微觀世界非常重要，但要進行詳細研究卻很困難，尤其是在不傷害受試者的情況下。洛桑聯邦理工學院(EPFL)的研究人員現在開發了一種新的顯微鏡技術，結合了現有的兩種技術，使科學家能夠建立細胞內部和外部的高清和三維圖像。
科學家已經開發出很多不同的顯微鏡成像技術，但它們都有其優點和缺點。電子顯微鏡可以揭示標本表面的複雜細節，但它不能用於活細胞，因為電子束的強度會破壞樣本。其他方法，如熒光顯微鏡，不會傷害樣本，但要以分辨率為代價。
因此，對於這項新的研究，EPFL的研究人員從開發他們自己的成像技術開始。它是基於現有的一種叫做掃描探針顯微鏡（SPM）的技術，用探針尖刺入樣品以繪製出其表面。然而，這對細胞是侵入性的，所以EPFL團隊用一個玻璃納米孔取代了這種探針，測量離子的流動而不需要接觸樣品。他們把這種方法稱為掃描離子電導率顯微鏡（SICM）。
該團隊將這種新的SICM技術與現有的一種叫做隨機光學波動成像的技術結合起來，後者可以窺視細胞內部，觀察裡面的各種分子和過程。這兩種技術結合在一起，使科學家能夠同時拍攝細胞內部和外部的高清三維圖像。
該研究的作者Samuel Mendes Leitão說：“一個細胞的膜是它與周圍環境互動的地方。它是許多生物過程和形態變化發生的地方，比如在細胞感染期間。我們的系統讓研究人員分析細胞內的分子排列，並繪製出它們與膜動態的關聯。”
也許最重要的是，他們可以隨着時間的推移監測過程，從一秒鐘以下到數天的規模。在測試中，該團隊能夠觀察哺乳動物細胞的移動、交流、分化、通過其膜吞噬分子以及被細菌感染。
研究人員說，這項新技術將是感染生物學、免疫學和神經生物學的一個非常有用的工具，但也可以在能源科學等其他領域找到用途，以幫助生產太陽能燃料等事情。
相關研究成果發表在《ACS Nano》和《自然通訊》雜誌上的兩篇論文中。