Los investigadores producen los mapas químicos 3D de pequeñas muestras biológicas

Científicos en la fuente de luz II (NSLS-II) del sincrotrón nacional--un Ministerio de los E.E.U.U. de oficina (DOE) de la Energía de la instalación del utilizador de la ciencia en el laboratorio nacional de Brookhaven de la GAMA--han utilizado radiografías ultrabright a las únicas bacterias de la imagen con una resolución espacial más alta que siempre antes. Su trabajo, publicado en partes científicos, demuestra una técnica de proyección de imagen de la radiografía, llamada la microscopia de fluorescencia de la radiografía (XRF), como aproximación efectiva para producir imágenes tridimensionales de pequeñas muestras biológicas.

“Por el primer tiempo, utilizamos el nanoscale XRF a las bacterias de la imagen hacia abajo a la resolución de una membrana celular,” dijo a Lisa Miller, científico en NSLS-II y co-autor del papel. Las “células de la proyección de imagen en el nivel de la membrana son críticas para entender el papel de la célula en diversas enfermedades y desarrollar tratamientos médicos avance.”

La resolución récord de las imágenes de la radiografía fue hecha posible por las capacidades avanzadas del beamline duro de Nanoprobe de la radiografía (HXN), de una estación experimental en NSLS-II con las ópticas nanofocusing de la novela y de la estabilidad excepcional.

“HXN es el primer beamline de XRF para generar una imagen tridimensional con esta clase de resolución,” Miller dijo.

Mientras que pueden otras técnicas de proyección de imagen, tales como microscopia electrónica, imagen la estructura de una membrana celular con muy de alta resolución, estas técnicas no pueden ofrecer la información química en la célula. En HXN, los investigadores podrían producir los mapas químicos tridimensionales de sus muestras, determinando donde los oligoelementos se encuentran en la célula.

“En HXN, tomamos una imagen de una muestra a un ángulo, gire la muestra al ángulo siguiente, tome otra imagen, y así sucesivamente,” dijo el vencedor de Tiffany, el autor importante del estudio y a un científico en NSLS-II. “Cada imagen muestra el perfil químico de la muestra en esa orientación. Entonces, podemos combinar esos perfiles juntos para crear una imagen tridimensional.”

Miller agregó, “obteniendo una imagen tridimensional de XRF es como comparar una radiografía regular que usted puede conseguir en la oficina del doctor a una exploración del CT.”

Las imágenes produjeron por HXN revelaron que dos oligoelementos, calcio y cinc, tenían distribuciones espaciales únicas en la célula bacteriana.

“Creemos que el cinc está asociado a los ribosomas en las bacterias,” Victor dijo. Las “bacterias no tienen muchos organelos celulares, a diferencia de una célula (compleja) eucariótica que tenga mitocondrias, un núcleo, y muchos otros organelos. Así pues, no es la muestra más emocionante a la imagen, sino que es un sistema modelo agradable que demuestra la técnica de proyección de imagen magnífico.”

Yong Chu, que es el científico del beamline del guía en HXN, dice que la técnica de proyección de imagen es también aplicable a muchos otros campos de investigación.

“Esta técnica química tridimensional del nanotomography de la proyección de imagen o de la fluorescencia está ganando renombre en otros campos científicos,” Chu dijo. “Por ejemplo, podemos visualizar cómo la estructura interna de una batería está transformando mientras que se está cargando y se está descargando.”

Además de romper las barreras técnicas en la resolución de la proyección de imagen de la radiografía con esta técnica, los investigadores desarrollaron un nuevo método para la proyección de imagen las bacterias en la temperatura ambiente durante las mediciones de la radiografía.

“Idealmente, la proyección de imagen de XRF se debe realizar en las muestras biológicas congeladas que cryo-se preservan para prevenir daño de radiación y para obtener una comprensión más fisiológico relevante de procesos celulares,” Victor dijo. “Debido a los apremios del espacio en la cámara de la muestra de HXN, no podíamos estudiar la muestra usando un cryostage. En lugar, embutimos las células en pequeños cristales del cloruro de sodio y reflejado las células en la temperatura ambiente. Los cristales del cloruro de sodio mantuvieron varilla-como la forma de las células, e hicieron las células más fáciles situar, reduciendo el tiempo de ejecución de nuestros experimentos.”

Los investigadores dicen eso que demuestra la eficacia de la técnica de proyección de imagen de la radiografía, así como el método de la preparación de la muestra, era el primer paso en un proyecto más grande a los oligoelementos de la imagen en otras células biológicas en el nanoscale. Las personas están determinado interesadas en el papel del cobre en muerte de la neurona en enfermedad de Alzheimer.

Los “oligoelementos tienen gusto del hierro, cobre, y el cinc es alimenticio esencial, pero pueden también desempeñar un papel en enfermedad,” Miller dijo. “Estamos intentando entender la situación y la función subcelulares de proteínas metal-que contienen en el proceso de la enfermedad para ayudar a desarrollar terapias efectivas.”