美生成单细菌三维化学图像
冯卫东
2018年11月20日 来源：科技日报
美国能源部布鲁克海文国家实验室使用超亮X射线，对单个细菌进行了更高分辨率的成像，展示了一种称为X射线荧光显微（XRF）的成像技术，可作为生成小型生物样本三维图像的有效方法。这一成果发表在最新一期的《科学报告》上。
美国国家同步加速器光源Ⅱ（NSLS-Ⅱ）的科学家丽莎·米勒称，这是首次使用纳米级XRF将细菌成像的分辨率提升至细胞膜水平。在膜水平上成像细胞，对于了解细胞在各种疾病中的作用，开发先进的医学治疗方法至关重要。
X射线成像的破纪录分辨率得益于NSLS-Ⅱ的实验台——硬X射线纳米探针（HXN）光束线的先进功能，其具有新颖的纳米聚焦光学系统和出色的稳定性。HXN是首个使用这种分辨率生成三维图像的XRF光束线。
虽然电子显微镜等其他成像技术也可以非常高的分辨率对细胞膜的结构成像，但是这些技术不能提供关于细胞的化学信息。利用HXN则可生成样品的三维化学图谱，确定整个细胞中微量元素的位置。
研究人员利用HXN从不同角度拍摄样本图像，每张图像显示了样品在该方向的化学特征，最终将这些配置文件合并在一起，创建出样本的三维图像。HXN产生的图像显示，两种微量元素钙和锌在细菌细胞中具有独特的空间分布。
研究人员表示，这种三维化学成像或荧光纳米图形技术在其他科学领域也有很大的应用前景，如帮助了解电池的内部结构在充电和放电时是如何变化的。
除了打破X射线成像分辨率的技术障碍外，研究人员还开发了一种室温下在X射线测量过程中对细菌成像的新方法。
研究人员表示，证明X射线成像技术以及样品制备方法的功效，是对其他生物细胞中微量元素进行纳米级成像的第一步。他们正在寻求了解含金属蛋白在疾病过程中的亚细胞位置和功能，如铜元素在阿尔茨海默氏症的神经元死亡中的作用等，以帮助开发有效的治疗方法。（冯卫东）
