超高速软X射线观察哺乳动物细胞

研究人员开发了一种新技术来观察活的哺乳动物细胞。该团队使用一种强大的激光，称为软X射线自由电子激光，以飞秒或万亿分之一秒的速度发射超快的照明脉冲

有了这个，他们可以在软X射线辐射损伤活细胞之前，首次捕捉到活细胞中碳基结构的图像。精细沃尔特反射镜是一种超精密反射镜，旨在使显微镜能够以高空间分辨率和宽视场拍摄图像

在未来，该团队希望使用这种显微镜更好地了解细胞生物学的动态性质。这项研究发表在Optica杂志上

软X射线和硬X射线之间有区别。如果你经过机场安检或四肢骨折，你很可能会遇到硬X光片。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射线能够在亚细胞水平上提供有关样本的化学信息和详细图像，但由于所需的设备非常专业，以及在生物学中对活细胞造成的损伤，软X射线的使用受到限制

然而，一组研究人员构建了一种新的软X射线显微镜，他们可以通过该显微镜首次观察活的哺乳动物细胞。他们能够拍摄细胞内碳结构的图像，这是以前从未通过其他仪器看到的。碳是生命的主要元素之一，因此这为了解我们的重要部分提供了一扇新的窗口

显微镜有两个关键部件：软X射线自由电子激光器；以及高精度的沃尔特反射镜，这是一种广泛用于X射线望远镜观测太空的反射镜。这些镜子是使用主要作者、东京大学高级科学技术研究中心助理教授江川聪创造的技术制作的

Egawa解释道：“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）。超短的辐射脉冲持续时间使我们能够在活细胞的结构因辐射损伤而改变之前拍摄图像。”

“我们使用沃尔特反射镜进行照明和成像。这些反射镜提供了广阔的视野，可以承受强大激光的照射，并且不会出现颜色失真，是观察各种波长样本的理想选择。”

尽管软X射线自由电子激光以前曾用于研究较小的病毒和细菌，但哺乳动物细胞太大，无法用这种方式进行研究。然而，通过使用沃尔特反射镜，该团队可以获得更宽的视野，并使用更厚的样品支架，可以容纳更大的细胞

得到的图像显示了细胞中碳含量的细节，而这些细节是通过其他方法（如电子显微镜和荧光显微镜）无法看到的

Egawa说：“我们惊讶地发现，在细胞核（细胞核中的一种结构，与细胞功能和存活有关）和核膜（包裹细胞核）之间有一条碳通道，这是可见光显微镜没有观察到的。”

可以使用更亮的软X射线自由电子激光器，这将使图像更清晰，颗粒“噪音”更小。通过添加更亮的激光器和更精确的沃尔特反射镜，该团队希望升级显微镜，使其能够观察到更多的生物化学元素。这也有助于阐明活细胞内发生的一些重要反应和相互作用