美生成單細菌三維化學(xué)圖像

美國能源部布魯克海文國家實驗室使用超亮X射線，對單個細菌進行了更高分辨率的成像，展示了一種稱為X射線熒光顯微(XRF)的成像技術(shù)，可作為生成小型生物樣本三維圖像的有效方法。這一成果發(fā)表在最新一期的《科學(xué)報告》上。

美國國家同步加速器光源Ⅱ(NSLS-Ⅱ)的科學(xué)家麗莎·米勒稱，這是首次使用納米級XRF將細菌成像的分辨率提升至細胞膜水平。在膜水平上成像細胞，對于了解細胞在各種疾病中的作用，開發(fā)先進的醫(yī)學(xué)治療方法至關(guān)重要。

X射線成像的破紀錄分辨率得益于NSLS-Ⅱ的實驗臺——硬X射線納米探針(HXN)光束線的先進功能，其具有新穎的納米聚焦光學(xué)系統(tǒng)和出色的穩(wěn)定性。HXN是首個使用這種分辨率生成三維圖像的XRF光束線。

雖然電子顯微鏡等其他成像技術(shù)也可以非常高的分辨率對細胞膜的結(jié)構(gòu)成像，但是這些技術(shù)不能提供關(guān)于細胞的化學(xué)信息。利用HXN則可生成樣品的三維化學(xué)圖譜，確定整個細胞中微量元素的位置。

研究人員利用HXN從不同角度拍攝樣本圖像，每張圖像顯示了樣品在該方向的化學(xué)特征，最終將這些配置文件合并在一起，創(chuàng)建出樣本的三維圖像。HXN產(chǎn)生的圖像顯示，兩種微量元素鈣和鋅在細菌細胞中具有獨特的空間分布。

研究人員表示，這種三維化學(xué)成像或熒光納米圖形技術(shù)在其他科學(xué)領(lǐng)域也有很大的應(yīng)用前景，如幫助了解電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在充電和放電時是如何變化的。

除了打破X射線成像分辨率的技術(shù)障礙外，研究人員還開發(fā)了一種室溫下在X射線測量過程中對細菌成像的新方法。

研究人員表示，證明X射線成像技術(shù)以及樣品制備方法的功效，是對其他生物細胞中微量元素進行納米級成像的第一步。他們正在尋求了解含金屬蛋白在疾病過程中的亞細胞位置和功能，如銅元素在阿爾茨海默氏癥的神經(jīng)元死亡中的作用等，以幫助開發(fā)有效的治療方法。

標簽： 單細菌 三維化學(xué)