一台开创性的显微镜已经被开发出来，它可以以如此精细的细节进行生物过程的实时成像，以至于能够捕捉到移动的蛋白质复合物。
在奈梅亨，研究人员安装了世界上第一台能够以极高细节实时成像生物过程的显微镜，揭示移动的蛋白质复合物。这种先进的显微成像技术是由拉德布德大学医学中心的尼科·索默迪克团队创建的。作为这一开创性方法的展示，索默迪克目前正在演示动脉钙化的开始。
以前，科学家必须在使用能够提供分子水平详细图像但仅适用于冷冻静态样本的显微镜与另一个能够观察活样本（尽管细节很少）之间进行选择。拉德布德医学中心的研究人员开发了一种合并这两种方法的技术，为未来开辟了新的应用，例如可视化COVID-19疫苗如何穿透细胞或捕捉动脉钙化的早期阶段。
保护
需要克服几个技术障碍。“要以如此复杂的细节观察蛋白质复合物，需要一台电子显微镜，”拉德布德医学中心的骨生物化学教授尼科·索默迪克表示。“然而，电子束可能会损害生物材料及其周围的液体，这对观察自然过程超过较长时间并不理想。”
为了解决这个问题，建议将材料包裹在一层保护层里，以最小化电子束造成的损害。这可以通过使用石墨烯来实现，这是一种由单层碳原子组成的非常强的材料。“但是，一旦施加这层，您想观察的生物过程几乎立刻就会开始，”索默迪克解释说。“然后您必须迅速赶到显微镜那里，找到组织中的确切区域，并设置显微镜。通常，这至少需要半个小时，而通常在您准备好时过程就已经结束了。”
钙化
索默迪克和他的团队想出了一个策略来克服这些挑战。他们首先将组织涂上一层石墨烯，然后立即将其冷冻以停止任何生物活动。之后，他们使用光学显微镜找到要观察的组织中的精确位置。一旦确定了正确的方向，他们就将样本转移到新创建的可以在液体中测量的电子显微镜上。这个设置允许他们再次加热样本，重新激活生物过程，这样就可以在纳米尺度上进行可视化。
作为新技术能力的一个例子，索默迪克和他的团队正在展示钙沉积如何以可能促成动脉和主动脉瓣钙化的方式形成。博士候选人卢克·鲁滕解释说：“当血液中存在过量的磷酸钙时，一种特定的蛋白质会附着在磷酸钙上，防止其沉淀。然后肾脏将其去除。在显微镜下，我们观察到这些蛋白质与磷酸钙形成微小的球体，这些球体仍然是可破碎的。然而，这些球体也可以增大，导致磷酸钙转变为无法再被分解的钙化沉积物。”这种现象可能导致体内钙化的发生。
芯片上的心脏瓣膜
目前，除了完全更换瓣膜外，针对钙化的主动脉瓣没有任何可用的治疗。“我们对这种钙化类型在发生过程中发生的事情并没有完全理解，这就是为什么还没有任何药物，”索默迪克指出。他计划利用新显微镜进一步研究这一问题，并最近获得了ERC高级研究资助以支持这项研究。他的目标是创造一个“芯片上的心脏瓣膜。”最初，这将模拟一个健康的瓣膜，然后他将在其中诱导钙化。该项目预计将在2025年开始。
