生物帮 生命科学网-生物技术、科学门户网站|为生物科学技术领域提供动力！借助先进的X射线组合技术，科学家们已经以非常高的精确度在细胞内追踪了用于结核病药物的纳米载体。根据DESY科学家Karolina Stachnik的研究小组在《科学报告》杂志上的报道，该方法结合了两种复杂的X射线扫描测量方法，可以非常高分辨率地定位生物样品中的微量金属。为了说明其多功能性，研究人员还使用了组合方法绘制了人体骨骼中的钙含量，该分析可以使骨质疏松症研究受益。
“在许多生物过程中，金属起着关键作用，从红血球中的氧气运输到骨骼矿化，再到神经细胞中有害金属的积累，就像阿尔茨海默氏病一样，”在免费研究中心工作的斯塔克尼克解释说。 -DESY的电子激光科学CFEL。高能X射线使金属发出荧光光，这种方法对极少量的金属也非常敏感。“但是，例如，X射线荧光测量通常不能显示细胞的超微结构，”领导这项研究的DESY科学家Alke Meents说。“如果要精确定位样品中的金属，则必须将测量结果与成像技术结合起来。”
由于生物样品(例如细胞)对X射线辐射非常敏感，因此在荧光分析的同时对它们的结构成像非常有益。由于这个原因，研究小组将荧光测量结果与成像方法(即所谓的谱图分析法)相结合。Stachnik解释说：“一个电话显微镜非常类似于拍摄全景图像。”“像小生物细胞这样的扩展标本用小的相干X射线束进行扫描，该X射线产生了样品部分的许多重叠图像。这些重叠图像随后被缝合在一起。”
所应用的方法在样品与检测器之间没有任何透镜的情况下有效地工作，结果在检测器上记录了所谓的X射线衍射图。这些模式中的每一个都包含有关样本各个部分的空间结构的信息，可以从该模式中计算出这些信息。Stachnik解释说：“这最终导致了样品的完全定量的光密度图”。通过这种复杂的过程，谱图技术可提供超出X射线光学器件通常限制的空间分辨率。
由于其扫描性质，可以将排印术与同时获取X射线荧光测量值结合使用，从而提供样品构成元素的唯一指纹。通过这种方式，可以将通过气相色谱获得的样品形态的照片覆盖到元素图上。Meents总结说：“这两种互补成像方法的同时使用，可以使痕量元素与高度解析的标本结构实现无伪影的关联。”
一个基本的先决条件是，X射线只能是单色的(单色的，都具有相同的波长)，并且它们必须像在激光器中那样逐步(相干)振荡。Meents说：“足够高的能量的高亮度相干单色X射线可以使像铁荧光的金属产生，仅在现代同步加速器光源(如DESY的PETRA III)上可用。”
为了测试该方法，DESY研究人员与来自Borstel研究中心的Ulrich Schaible小组合作，研究了巨噬细胞(免疫系统的清除细胞)中结核病药物纳米载体的定位和浓度。“通常，巨噬细胞会破坏病毒和细菌等病原体。不幸的是，结核病细菌设法逃避了破坏并躲藏在巨噬细胞内部，甚至利用它们来生长，” Schaible说。“作为有效治疗的障碍，抗生素需要有效地达到巨噬细胞内细菌的生态位。”
