X射线成像技术在生命科学应用

         X射线成像技术在生命科学应用

       人类对微观世界的认识很大程度上取决于显微术的发展。随着高亮度的同步辐射光源的发展，相应的光学和纳米制造技术更加成熟，同时基础设计的不断改进，使得高空间分辨X射线显微术逐步走向实用化。X射线显微术有着高空间和时间分辨率、高穿透性、丰富的衬度机制、友好的成像环境、以及线形吸收等优势，使其在材料、环镜、考古、工业和生命科学中有着广泛的应用前景。

       开始在BESSY和ALS建造的软X射线全场透射式显微镜都集中在生命科学中的研究。因为软X射线能量范围包含 “ 水窗 ” 波段，这对于研究含水的生物样品来说 ，可以区分细胞器官和水，会得到衬度背景很好的图像。而且软X射线成像技术分辨率高（2D-15nm，3D-50nm）和穿透性强，适合细胞这样的厚样品。近年来，生物样品制备技术、低温成像技术以及其它定影技术的迅猛发展，降低了X射线对辐射敏感的样品（特别是生物样品）的损伤 ，提供类活体细胞信息。利用兔疫细胞化学技术，一般是免疫金标定，可以观察特定大分子体系在细胞内的分布，以研究基因表达和调控。这些都使得高分辨率X射线成像技术成为研究细胞生物学的又一有力手段。

       美国ALS同步辐射装置结合CT技术，利用高分辨X射线成像技术研究酵母细胞的三维成像，其分辨率达到了60 nm，可以清楚地观察到细胞核、细胞质、类脂滴 、甚至液泡（图3）。根据对x射线吸收的剂量不同进行涂色，白色的是类脂滴，液泡和细胞核是红色的，其他的细胞质器官是绿色的，这提供了更多的信息。