軟X射線顯微鏡助力實現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)納米結(jié)構(gòu)三維洞察

在生命科學(xué)研究中，實現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)在納米尺度下的高分辨率、無損三維成像，是長期以來追求的關(guān)鍵目標(biāo)。然而，現(xiàn)有主流成像技術(shù)在此方面仍存在顯著局限。當(dāng)前廣泛使用的透射電子顯微鏡等技術(shù)，雖具備納米級分辨率，但其依賴物理切片和化學(xué)固定的樣品制備過程，不可避免地引入結(jié)構(gòu)性偽影，無法保留樣品的原生狀態(tài)。更重要的是，這些方法通常僅能提供二維局部信息，難以重構(gòu)細(xì)胞器、病毒復(fù)合體或納米顆粒等在細(xì)胞內(nèi)部真實的三維空間分布，嚴(yán)重制約了對復(fù)雜亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的系統(tǒng)性解析。

傳統(tǒng)技術(shù)的桎梏：被困在二維與偽影中的微觀世界

• 透射電子顯微鏡： 雖然能提供極高的分辨率，但其制樣過程（如化學(xué)固定、脫水、切片）極易引入假象（偽影），破壞細(xì)胞的原始狀態(tài)。更重要的是，它通常只能提供二維的局部視圖。為了獲取三維信息，研究人員不得不依賴連續(xù)切片重建，這個過程不僅費時費力（往往需要數(shù)天），而且極易因切片 misalignment 或丟失而失真，使得對納米顆粒在細(xì)胞內(nèi)的真實三維分布、或新發(fā)現(xiàn)細(xì)胞器的完整形態(tài)等研究，變得異常困難且不可靠。
• 熒光顯微鏡： 雖然能進(jìn)行活細(xì)胞動態(tài)觀察和特異性標(biāo)記，但其分辨率有限（~200 nm），無法清晰分辨納米尺度的細(xì)胞器細(xì)節(jié)或病毒結(jié)構(gòu)，且依賴標(biāo)記，無法呈現(xiàn)細(xì)胞整體的、非標(biāo)記的結(jié)構(gòu)背景。
• 同步輻射軟X射線成像： 雖然技術(shù)本身強(qiáng)大，但依賴大型同步輻射裝置，機(jī)時稀缺、申請競爭激烈、實驗安排不靈活，極大地限制了研究的廣度和可及性。

 
這些局限意味著，對于諸如“納米藥物在細(xì)胞內(nèi)的三維運(yùn)輸與定位”、“內(nèi)共生體如何與宿主細(xì)胞器在三維空間中互作”、“病毒復(fù)制工廠的真實三維架構(gòu)”等前沿核心問題，傳統(tǒng)手段要么無能為力，要么提供的是一幅經(jīng)過人工處理、支離破碎的畫像。

SXT-100：開啟細(xì)胞內(nèi)納米三維無損成像的新紀(jì)元

SiriusXT公司推出的實驗室級軟 X 射線細(xì)胞結(jié)構(gòu)顯微鏡SXT-100，正是為了打破上述桎梏而生。它將同步輻射級別的成像能力集成到桌邊，讓每一位研究人員都能在常規(guī)實驗室環(huán)境中，對完整冷凍細(xì)胞進(jìn)行納米級分辨率的三維無損成像。

 
SXT-100的核心突破：

• 真三維，非切片： 直接對完整的含水細(xì)胞進(jìn)行三維斷層掃描，無需任何化學(xué)固定或物理切片，從根本上避免了制樣偽影，還原最真實的細(xì)胞內(nèi)部景觀。
• 納米級分辨率： 分辨率高達(dá)40-50 nm，足以清晰分辨線粒體、脂滴、內(nèi)溶酶體等細(xì)胞器，甚至能識別直徑大于300 nm的病毒復(fù)制囊泡和100 nm的納米藥物顆粒。
• 高通量與高效率： 單個細(xì)胞的完整三維成像僅需數(shù)個小時。這與傳統(tǒng)FIB-SEM動輒48小時的耗時相比，實現(xiàn)了數(shù)量級的速度提升。
• 多模態(tài)關(guān)聯(lián)成像： 集成熒光顯微鏡，可在三維結(jié)構(gòu)圖像上精準(zhǔn)定位特定的熒光標(biāo)記分子（如病毒蛋白、藥物載體），實現(xiàn)功能與結(jié)構(gòu)的完美融合。成像后的樣本仍可用于冷凍電鏡（cryo-EM）進(jìn)行更高分辨率研究，形成無縫的多尺度成像工作流。

 
軟X射線成像正在全球范圍內(nèi)推動多個領(lǐng)域的科研突破：

納米醫(yī)學(xué)： 直觀呈現(xiàn)納米藥物載體在細(xì)胞內(nèi)的三維分布與溶酶體共定位，為優(yōu)化藥物遞送系統(tǒng)提供了前所未有的結(jié)構(gòu)依據(jù)。

 
病毒學(xué)： 首次在三維空間中清晰揭示了丙肝病毒（HCV）清除過程中，病毒蛋白殘余與內(nèi)溶酶體系統(tǒng)的空間關(guān)聯(lián)，闡明了藥物的作用機(jī)制。

 
細(xì)胞器進(jìn)化： 在《Science》期刊關(guān)于首個固氮真核生物的研究中，SXT-100三維成像無可辯駁地展示了內(nèi)共生體UCYN-A與宿主細(xì)胞器在分裂過程中的同步性，為“氮固定器”這一新細(xì)胞器的誕生提供了關(guān)鍵視覺證據(jù)。

 
病原體-宿主互作： 在瘧原蟲研究中，直接觀察到抗瘧藥物在消化泡內(nèi)納米尺度的作用位點，解決了長達(dá)數(shù)十年的機(jī)制爭議。

 
結(jié)論

SXT-100的出現(xiàn)，標(biāo)志著細(xì)胞生物學(xué)研究正式從二維推斷邁入了三維實證的時代。它解決了傳統(tǒng)成像技術(shù)“看不見全貌、看不真結(jié)構(gòu)、看不準(zhǔn)定位”的核心痛點，為所有需要在納米尺度下探索細(xì)胞內(nèi)部三維世界的研究人員，提供了強(qiáng)大、便捷且可靠的終極工具。

關(guān)于 SiriusXT Ltd

SiriusXT Ltd是成立于愛爾蘭的高端設(shè)備制造廠商，主要致力于高端軟X射線顯微鏡的研發(fā)及生產(chǎn)，其產(chǎn)品SXT-100一經(jīng)推出，就受到了市場的極大關(guān)注，憑借其特殊的優(yōu)勢，獲得 CoCID (Compact Cell-Imaging Device) 項目235萬歐元資助，支持其從細(xì)胞結(jié)構(gòu)成像角度助力抗病毒藥物的研發(fā)。

關(guān)于Quantum Design 中國：

Quantum量子科學(xué)儀器貿(mào)易（北京）有限公司(暨Quantum Design中國子公司)成立于2004年，是美國Quantum Design公司在全世界設(shè)立的諸多子公司之一，在全權(quán)負(fù)責(zé)美國公司本部產(chǎn)品在中國的銷售及售后技術(shù)支持的同時，還積極致力于和世界范圍內(nèi)物理、化學(xué)、生物領(lǐng)域的科學(xué)儀器制造商進(jìn)行密切合作，幫助中國市場引進(jìn)更多全球范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)設(shè)備和技術(shù)，助力中國科學(xué)家的項目研究和發(fā)展。

聯(lián)系我們：

Quantum Design 中國現(xiàn)已全面負(fù)責(zé)SiriusXT公司產(chǎn)品在中國市場的推廣宣傳、銷售、技術(shù)支持及售后服務(wù)！若您對實驗室型軟X射線細(xì)胞結(jié)構(gòu)顯微鏡——SXT-100有任何問題，歡迎聯(lián)系我們，我們將竭誠為您服務(wù)。

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軟X射線細(xì)胞結(jié)構(gòu)顯微鏡：http://zfnb.cn/show1equip.asp?equipid=424560