Исследователи использовали рентгеновские лучи для изображения отдельных бактерий с более высоким пространственным разрешением, чем когда-либо прежде.
Их работа демонстрирует метод рентгеновской визуализации, который называется флуоресцентной микроскопией (XRF). Это новый подход для получения трехмерных изображений малых биологических образцов.
«Впервые мы использовали наноразмерный XRF для изображения бактерий вплоть до разрешения клеточной мембраны, — отметила Лиза Миллер, соавтор статьи. — Визуализация клеток на уровне мембраны имеет решающее значение для понимания роли клеток в различных заболеваниях и разработки передовых медицинских методов лечения».
Рекордное разрешение рентгеновских изображений стало возможным благодаря возможностям аппаратного нанозонда. Это первое устройство, которое способно генерировать 3D-изображение с таким разрешением.
Другие методы визуализации, такие как электронная микроскопия, могут отображать структуру клеточной мембраны с очень высоким разрешением, но они не могут предоставить химическую информацию о клетке. Здесь же исследователи смогли произвести 3D-химические карты для определения микроэлементов в клетке.
«Для этого мы берем изображение образца под одним углом, поворачиваем его до следующего угла, пока у нас не получится вся картина, — отметил Виктор Тиффани, ведущий автор исследования. — Каждое изображение показывает химический профиль образца при этой ориентации. Затем мы можем объединить эти профили, чтобы создать трехмерное изображение».
Полученные результаты уже показали, что два микроэлемента, кальций и цинк, имеют уникальное пространственное распределение в бактериальной клетке. Этот метод трехмерной химической визуализации набирает популярность в других научных областях, отметил Тиффани. «Например, мы можем визуализировать, как трансформируется внутренняя структура батареи во время зарядки и разрядки».
Исследователи говорят, что демонстрация эффективности метода рентгеновской визуализации стала первым шагом в большом проекте по изображению микроэлементов в других биологических клетках на наноуровне. Команда особенно заинтересована в роли меди при смерти нейронов от болезни Альцгеймера.