把生物组织变成吸水纸尿裤：博伊登的膨胀显微镜（ExM）物理逆袭
2015 年 1月30日 · 丙烯酸钠/丙烯酰胺共聚交联水凝胶单体、蛋白酶 K（Proteinase K）与纯水浸泡盘
你知道吗？
当所有人都像珠宝匠一样拼命研磨更加昂贵精密的透镜时，真正的极客却把尿不湿里的吸水凝胶灌进了细胞，用一盆纯净水把微观世界硬生生吹成了宏观巨构。
过去一百年来，全世界最聪明的光学物理学家都在处心积虑地改装物镜、折腾飞秒激光和空间光调制器，只为了把聚焦光斑压得更小一点。然而2015年1月，麻省理工学院合成神经生物学家爱德华·博伊登（Edward Boyden）团队在《Science》上发表了一篇震撼全场的论文，狠狠扇了复杂光学系统一记耳光——如果透镜做不大分辨率，我们为什么不直接把标本吹大呢？
博伊登的团队选用了婴儿纸尿裤里最常见的超吸水材料：聚丙烯酸钠水凝胶。他们先用荧光探针标记细胞，随后引入带有特殊化学交联臂的凝胶单体渗透进细胞组织，原位引发自由基聚合，将所有蛋白质荧光标签牢牢编织入凝胶分子网格中；紧接着，加入蛋白酶K（Proteinase K）将阻碍膨胀的原生蛋白质骨架彻底绞碎；最后把凝胶扔进去离子水里！
随着极性基团疯狂吸水溶胀，整个水凝胶带动着嵌在其中的荧光标记物，在三维尺度上发生完美而均匀的“各向同性（Isotropic）”物理膨胀，体积暴增百倍，线性尺度扩大4.5倍甚至几十倍。原本距离50纳米无法分辨的微管，膨胀后间距被硬生生拉开到200纳米以上，一台几万块的普通共聚焦显微镜瞬间看清了超分辨结构！