生物成像突破，方翀拍“分子电影”

6月30日，中国科大校友方翀博士（963）和他的团队推出一项生物成像的新技术，能力远超现有水平，速度快到可以捕捉分子级的生命进程。论文题为 "Excited state structural dynamics of a dual-emission calmodulin-green fluorescent protein sensor for calcium ion imaging"，发表在《美国国家科学院院刊》上。

利用这一技术，化学或生物反应可以像电影一样一帧一帧展现出来。这一技术可以用于制作更强的生物传感器，从而更好地辅助神经冲动、癌细胞迁移等各方面的研究。

由于利用短脉冲激光和荧光蛋白，测度是飞秒级的，1飞秒只有1秒的一千万亿分之一。科学家们认为这种速度应该能够进一步完善与增进生物和物理化学的研究方式。

方翀博士说：“有了这项技术，我们就可以慢镜头观察生命进程，更好地了解生物化学在分子层面发生的准确顺序。我们相信这是人类第一次看到变色的生物传感器中质子传递与否的原初过程，这对我们研究，理解，设计，调节生物进程极为有用。”

这一发现利用了较新的脉冲激光和飞秒受激拉曼技术，建立在经典的绿色荧光蛋白基础上。而现存的生物传感器系统，更多的是在不断的尝试和失败中产生出来的。利用这一技术，可以让科学家们在“看”到反应中的分子振动与跃迁的情况，更有目的性地对实验进行调整，提高他们的工作效率。

“几十年来，为了构造我们现有的这些生物传感器，人们依靠荧光蛋白的随机突变，就像在黑暗中摸索一样不断尝试”，方翀博士说，“这一技术对生物传感器的构造来说是基础性的突破，就好像是黑暗中终于有了亮光。”

这一技术能够实时追踪伴随钙离子检测成像而发生在生物传感器中的质子传递过程。质子传递过程是生命系统中的基础过程，并且是发生速度最快的过程。有了这一技术，科学家们能够更好地观测生命系统中到底发生了什么，怎样发生，多快的时间尺度，如何调制。

方翀博士总结说，“如果你从画面的角度来想象，我们现在相当于有了一架可以捕捉生命中分子运动的摄像机。我们在拍一部分子电影，有了它，我们就可以更好地回答生物，生物化学，材料科学和生物制药学等学科中非常重要的问题。”

 

方翀1996年从江苏无锡市一中考入中国科学技术大学化学物理系，在校期间曾获得日本事业通信网株式会社奖学金、安徽省三好学生、宝钢奖学金等荣誉，2000年获得中国科技大学本科生最高荣誉奖学金——郭沫若奖学金。2001年获得理学学士（化学物理和计算机应用）双学位并赴美求学，2006年获得宾夕法尼亚大学博士学位，2007~2010年在加州大学伯克利分校任博士后研究员，现为俄勒冈州立大学助理教授。

相关链接：'Molecular movies' will enable extraordinary gains in bioimaging, health research　

往日新闻：方翀校友发表《Nature》封面文章

报道：实习生叶丹丹（0701）；照片由方翀校友提供。

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