发布时间：2024-07-03 16:56:45 栏目：精选百科
细胞被放置在真空密封容器内的培养基中。左侧是单次拍摄约 30 飞秒的图像，右侧是同一细胞在拍摄后不久通过 15 次拍摄合成的图像，总共 250 毫秒。第二张图像显示了较暗的富碳区域，噪音较少，但研究人员指出，它更模糊，可能是因为细胞运动。
研究人员开发出了一种观察活体哺乳动物细胞的新技术。该团队使用一种强大的激光，称为软X射线自由电子激光，以飞秒或千万亿分之一秒的速度发射超快照明脉冲。利用这种技术，他们可以首次在软X射线辐射损坏活细胞之前捕捉到活细胞中碳基结构的图像。他们制造了一种精制的沃尔特镜，这是一种超精密镜，可以使显微镜捕捉具有高空间分辨率和宽视野的图像。未来，该团队希望利用这种显微镜更好地了解细胞生物学的动态性质。
你知道软 X 射线和硬 X 射线吗?如果你通过机场安检或肢体骨折，你最有可能遇到的是硬 X 射线。软 X 射线通常仅限于研究，从研究生物学和化学到矿物和陨石。软 X 射线能够提供有关样本的化学信息和亚细胞水平的详细图像，但由于需要非常专业的设备，以及在生物学中对活细胞造成的损害，它们的使用受到限制。
然而，一组研究人员已经制造出一种新型软X射线显微镜，他们首次可以通过这种显微镜观察活体哺乳动物细胞。他们能够拍摄细胞内碳结构的图像，这是以前通过其他仪器无法看到的。碳是生命的主要元素之一，因此这为我们了解自身的一个重要部分提供了一个新的窗口。
该显微镜有两个关键部件：软X射线自由电子激光器和高精度沃尔特镜，后者是用于观察太空的X射线望远镜中广泛使用的镜子。这些镜子采用东京大学先进科学技术研究中心助理教授、论文第一作者江川佐藤发明的技术制造而成。
“软X射线自由电子激光器以数十飞秒的速度提供脉冲照明(一飞秒是十亿分之一秒的百万分之一)。辐射脉冲的超短持续时间使我们能够在活细胞结构因辐射损伤而改变之前拍摄图像，”Egawa解释说。“我们使用沃尔特镜进行照明和成像。这些镜子提供了宽阔的视野，可以承受强大激光的照射并且不会出现颜色失真，使其成为观察各种波长样本的理想选择。”
虽然软X射线自由电子激光器以前曾用于研究较小的病毒和细菌，但哺乳动物细胞太大，无法通过这种方式进行研究。然而，通过使用沃尔特镜，该团队可以获得更宽的视野，并使用更厚的样品架来容纳更大的细胞。由此产生的图像显示了细胞中碳含量的细节，而这些细节是电子显微镜和荧光显微镜等其他方法无法看到的。
江川说：“我们很惊讶地发现了核仁(细胞核内的一种结构，与细胞功能和存活有关)和核膜(包裹细胞核)之间的碳通路，而这在可见光显微镜下是无法观察到的。”
更明亮的软X射线自由电子激光器已经问世，它能够产生更清晰的图像，减少颗粒状“噪音”。通过增加更明亮的激光器和更精确的沃尔特镜，该团队希望升级显微镜，以便观察更多的生化元素。这样，它还可以帮助阐明活细胞内发生的一些重要反应和相互作用。
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