Ultrastruktur sel - utuh dan dalam 3D

Cahaya separa separa memberikan imej resolusi tinggi tanpa memusnahkan sel-sel

Bahagian 3-D melalui nukleus sel adenocarcinoma tetikus menunjukkan nukleolus (NU) dan saluran membran nukleus melintang (NMCs) oleh nanotomografi sinar-X. © HZB / Schneider
membaca dengan kuat

Untuk pertama kalinya, penyelidik telah memvisualisasikan struktur sel mamalia terkecil dalam persekitaran semulajadi mereka tanpa memusnahkan sel. Untuk kaedah baru, kini dibentangkan dalam "Kaedah Alam", sel itu beku utuh, tanpa pewarnaan atau bahagian. Pengimbasan cahaya sepadan dengan segera memberikan imej 3-D, dengan itu menutup jurang antara teknik mikroskop konvensional.

Dalam mikroskop elektron, imej 3-D biasanya terdiri daripada banyak bahagian nipis. Ini boleh mengambil beberapa minggu setiap sel. Dalam mikroskop pendarfluor, sel dilabelkan dengan pewarna, di mana hanya struktur berlabel dipaparkan. Walau bagaimanapun, penekanan, pemotongan atau pewarnaan spesimen tidak lagi diperlukan untuk mikroskop baru untuk nanotomografi sinar-X, yang dibangunkan oleh penyelidik Helmholtz Centre Berlin (HZB) yang diketuai oleh Gerd Schneider.

Ultrastruktur sehingga 30 nanometer tepat

Sebaliknya, mikroskop sinar-X baru menggunakan kontras semulajadi antara bahan organik dan air untuk imej imej 3-D resolusi tinggi sel keseluruhan dalam satu langkah. Dengan resolusi tinggi yang dicapai oleh mikroskop, saintis dapat membina semula komponen sel adenocarcinoma dalam tikus tiga dimensi dengan kerjasama rakan sekerja dari Institut Kanser Kebangsaan Amerika. Ini membolehkan pertama kalinya untuk menggunakan radiasi X-ray untuk menggambarkan apa yang dipanggil ultrastruktur sel hingga 30 nanometer.

Butiran terperinci terkecil dapat dilihat: membran ganda nukleus, liang nuklear dalam sampul nuklear, saluran membran dalam nukleus, protuberances dalaman mitokondria dan kemasukan dalam organel sel seperti lisosom. Wawasan semacam ini berguna untuk memberi cahaya kepada proses intraselular, seperti bagaimana virus atau nanopartikel memasuki sel atau nukleus.

Cahaya separa separa sebagai medium pengimbasan

Para penyelidik mencapai resolusi tinggi 3-D dengan menerangi struktur objek beku dengan apa yang dipanggil cahaya sepadan yang sepatutnya. Koheren separa adalah keupayaan berkas cahaya untuk bertindih antara satu sama lain. Dengan menerangi sampel dengan cahaya separa yang jelas yang dijana oleh BESSY II, sumber synchrotron dari HZB, objek yang berbeza untuk struktur yang sangat kecil jauh lebih besar daripada dengan cahaya yang tidak sepadan. Digabungkan dengan optik resolusi tinggi, penyelidik dapat memvisualisasikan struktur halus sel dengan kontras yang tidak pernah berlaku sebelum ini. paparan

Sampel berputar dalam mikroskop

Mikroskop sinar-X yang baru juga menawarkan lebih banyak ruang di sekitar sampel, menghasilkan tontonan ruang yang lebih baik. Ruang itu pada masa ini sangat terhad oleh jenis pencahayaan, kerana cahaya X-ray monochromatic yang diperlukan dihasilkan dengan bantuan grid radial. Diafragma dipilih dari cahaya ini julat cahaya yang dikehendaki. Ia diletakkan begitu dekat dengan sampel yang sukar untuk menghidupkan sampel. Para penyelidik telah mengubah struktur ini. Jenis condenser baru, yang menerangi objek, kini disiradi secara langsung dengan cahaya monokromatik, menghapus apertur. Ini membolehkan sampel diputar sehingga 158 darjah dan dilihat secara spasial.

(Helmholtz Centre Berlin (HZB), 23.11.2010 - NPO)