洛杉矶加州大学（UCLA）研究人员在不久前发表于《细胞》杂志上的文章称，他们在一个观测到的足够清晰的原子的分辨率上实现了细胞结构成像，这是首次发表在这一分辨率上对生物复杂体的成像。
冷原子显微镜重构水生呼肠病毒三维艺术画
UCLA微生物学教授、免疫学和分子遗传学家周正洪(Zheng-Hong Zhou)领导的一个研究小组，利用冷原子显微镜实现了3.3埃大小的组织的成像（埃是化学元素的最小分辨刻度，大约相当于水分子中的两个氢原子之间的距离）。他们指出，这项研究显示出了冷原子显微镜在获得原生环境下生物采样的极高分辨率图像的广阔前景。
电子在真空中更易传播
文章第一作者，同时也是周正洪研究小组的博士后研究员张欣（Zhang Xing）称：“这是首次单独通过冷原子显微镜实现分辨率在原子尺度上的成像。在证明这项显微镜技术成功的同时，也开启了进入更广阔生物学研究领域的大门。”
通常，传统的光学显微镜是通过透镜得到样本放大的图像。然而，某些样本太小以至于不能衍射可见光(波段在500到800纳米，也就是5000到8000埃)而看不见。为了观察大小在500纳米以下的客体，科学家必须采用原子显微镜；而原子显微镜是利用顶端很尖(几个原子)的探针扫描被观察物体表面而生成图像，有点类似于盲人在读盲文。
另一种观察500纳米以下尺度的显微镜技术是电子显微镜，其工作原理是向被观察样本发射电子，如果样本区域是空的，电子会穿越，反之，电子则反弹。比如，一个数字照相机通过接收穿越样本的电子会产生一个样本的二维投影图像。但从不同角度多次重复上述过程，计算机据此可以构建一个分辨率非常高的三维图像。
普林斯顿大学陶瓷材料实验室（CML）
周正洪是加利福尼亚纳米系统研究所纳米机械电子成像研究中心(EICN)主任，该中心致力于应用冷原子显微镜技术重构纳米器件和生物学纳米结构(如病毒)的三维图像。
从理论上讲，冷原子显微镜技术使得在结构上精确三维重构生物复杂体成为可能，因为在真空环境下电子更易于传播，样本被瞬间冻结后便于在其原生环境下成像。如发表在《细胞》杂志上的这篇关于寄生于鱼类和贝类生物的非包膜病毒的水生呼肠孤病毒的文章，周正洪领导的研究小组致力于对该病毒的结构研究，试图更好的理解非包膜病毒是如何感染寄主细胞的。
UCLA大卫
·格芬医学院副院长、加利福尼亚纳米系统研究所副所长伦纳德·罗姆（Leonard H.Rome）称：“我们对于EICN实验室最近取得的突破性成就感到鼓舞，他们在原子水平上理解病毒结构的能力，将为未来操控药物输送和推动更多疾病疗法提供创新途径。UCLA很幸运拥有如此的专门技术和周正洪团队这样的专门人才来操纵这些非凡的显微镜。
从三方面展开药物设计
病毒一般分为包膜的和非包膜两类。包膜病毒，如流感病毒和HIV病毒是被一层壳状的膜包裹着，它们正是通过这层膜与寄主细胞结合并侵入寄主细胞。在周正洪团队研究之前，人们对这一过程了解得很少。
周正洪称：“通过对病毒结构和机理的足够了解，我们希望从三个方面设计药物。首先，找出可以阻止病毒感染的小分子或药物；其次，设计出超稳定、不感染的类病毒粒子作为理想疫苗；第三，通过改变病毒的特性，使其不导致疾病却用来生产药物。”
周正洪表示：“事实上，我们正与UCLA的医师和工程师合作，试图改变病毒基因的结构而用于基因治疗和给药。从本质上讲，我们希望利用数百万年来的病毒进化优势这一极具有效的传输平台。”
通过冷原子显微镜提供的高分辨率三维图像，周正洪研究小组可以确定水生呼肠孤病毒感染细胞存在一个诱发期。而在休眠期，该病毒被一层保护蛋白包裹着；在诱发阶段，保护蛋白外壳逐渐脱落。一旦外壳脱落，病毒便进入了发展阶段，并随时可以通过一个称做“插入臂”的蛋白质感染细胞。
从某种意义上说，周正洪小组的研究开创了理解生物过程的结构生物学新时代。由于通过冷原子显微镜可以精确建模生物体结构，该小组有能力了解重要生物过程的机理。另外，这项技术可以在样本的原生环境下取得三维高分辨率图像，所建立的结构模型也是原始样本的真实再现。从技术的角度讲，这项工作也显示了冷原子显微镜获取生物复杂体的三维结构的能力，而不需要生长晶体。
资料来源The Economist
责任编辑 则 鸣
加利福尼亚纳米系统研究所
加利福尼亚纳米系统研究所是由UCLA和圣塔芭芭拉加州大学（UCSB）联合经营的一个研究中心，其任务旨在鼓励和促进各学科之间的合作，培养新一代的科学家、教师和技术创新人才，推进纳米技术领域中的新发现和与产业界的接轨，提升经济发展速度以改善公共社会福祉。
加利福尼亚纳米系统研究所始建于2000年，由加州政府投资1亿美元，另外2.5亿美元出自联邦科研基金以及其他工业基金，来自生物学、化学、物理学、数学、计算科学和工程领域的科学家在实验室内对组成物质世界的基石――分子和原子――进行修改、操控等工作。在和谐的实验室文化氛围中，科学家们在纳米尺度下对这些物质展开了深入的研究，并在健康、能源、环境以及信息技术领域取得了重大突破。