Os pesquisadores produzem os mapas 3D químicos de amostras biológicas pequenas

Cientistas no Synchrotron nacional fonte luminosa II (NSLS-II)--um Ministério de E.U. do escritório (DOE) da Energia da facilidade do usuário da ciência no laboratório nacional do Brookhaven da GAMA--usaram raios X ultrabright às únicas bactérias da imagem com definição espacial mais alta do que sempre antes. Seu trabalho, publicado em relatórios científicos, demonstra uma técnica de imagem lactente do raio X, chamada a microscopia de fluorescência do raio X (XRF), como uma aproximação eficaz para produzir imagens 3-D de amostras biológicas pequenas.

“Por muito a primeira vez, nós usamos o nanoscale XRF às bactérias da imagem para baixo à definição de uma membrana de pilha,” disse Lisa Miller, um cientista em NSLS-II e um co-autor do papel. Da “as pilhas imagem lactente a nível da membrana são críticas para compreender o papel da pilha em várias doenças e desenvolver tratamentos médicos avançados.”

A definição de recorde das imagens do raio X foi tornada possível pelas capacidades avançadas do beamline duro de Nanoprobe do raio X (HXN), de uma estação experimental em NSLS-II com sistemas óticos nanofocusing da novela e da estabilidade excepcional.

“HXN é o primeiro beamline de XRF para gerar uma imagem 3-D com este tipo da definição,” Miller disse.

Quando outras técnicas de imagem lactente, tais como a microscopia de elétron, puderem imagem a estrutura de uma membrana de pilha com muito de alta resolução, estas técnicas são incapazes de fornecer a informação química na pilha. Em HXN, os pesquisadores poderiam produzir os mapas químicos 3-D de suas amostras, identificando onde os elementos de traço são encontrados durante todo a pilha.

“em HXN, nós tomamos uma imagem de uma amostra em um ângulo, gire a amostra ao ângulo seguinte, tome uma outra imagem, e assim por diante,” disse o vencedor de Tiffany, o autor principal do estudo e um cientista em NSLS-II. “Cada imagem mostra o perfil químico da amostra nessa orientação. Então, nós podemos fundir aqueles perfis junto para criar uma imagem 3-D.”

Miller adicionou, “obtendo uma imagem 3-D de XRF é como a comparação de um raio X que regular você pode obter no escritório do doutor a uma varredura do CT.”

As imagens produziram por HXN revelaram que dois elementos de traço, cálcio e zinco, tiveram distribuições espaciais originais na pilha bacteriana.

“Nós acreditamos que o zinco está associado com os ribosomes nas bactérias,” Vencedor disse. As “bactérias não têm muitos organelles celulares, ao contrário de uma pilha (complexa) eucariótica que tenha as mitocôndria, um núcleo, e muitos outros organelles. Assim, não é a amostra a mais emocionante à imagem, mas é um sistema modelo agradável que demonstre a técnica de imagem lactente magnìfica.”

Yong Chu, que é o cientista do beamline do chumbo em HXN, diz que a técnica de imagem lactente é igualmente aplicável a muitas outras áreas de pesquisa.

“Esta técnica química 3-D do nanotomography da imagem lactente ou da fluorescência está ganhando a popularidade em outros campos científicos,” Chu disse. “Por exemplo, nós podemos visualizar como a estrutura interna de uma bateria está transformando quando for cobrada e descarregada.”

Além do que a quebra dos obstáculos técnicos na definição da imagem lactente do raio X com esta técnica, os pesquisadores desenvolveram um método novo para a imagem lactente as bactérias na temperatura ambiente durante as medidas do raio X.

“Idealmente, a imagem lactente de XRF deve ser executada nas amostras biológicas congeladas que cryo-são preservadas para impedir dano de radiação e para obter uma compreensão mais physiologically relevante de processos celulares,” Vencedor disse. “Devido às limitações do espaço na câmara da amostra de HXN, nós não podíamos estudar a amostra usando um cryostage. Em lugar de, nós encaixamos as pilhas em cristais pequenos do cloreto de sódio e imaged as pilhas na temperatura ambiente. Os cristais do cloreto de sódio mantiveram haste-como a forma das pilhas, e facilitaram as pilhas localizar, reduzindo o tempo de execução de nossas experiências.”

Os pesquisadores dizem aquele que demonstra a eficácia da técnica de imagem lactente do raio X, assim como o método da preparação da amostra, era a primeira etapa em um projecto maior aos elementos de traço da imagem em outras pilhas biológicas no nanoscale. A equipe está particularmente interessada no papel do cobre na morte do neurônio na doença de Alzheimer.

De “os elementos traço gostam do ferro, cobre, e o zinco é nutritiva essencial, mas podem igualmente jogar um papel na doença,” Miller disse. “Nós estamos procurando compreender o lugar e a função subcelulares de proteínas decontenção no processo da doença para ajudar a desenvolver terapias eficazes.”