Novell nano-CT-enhet skapar högupplösande 3-D röntgenstrålar med små sammetmaskben

Dragnet: Helen Corday / Red Light Bandit / City Hall Bombing (Maj 2019).

Anonim

Datortomografi (CT) är ett standardförfarande på sjukhus, men tekniken har hittills inte varit lämplig för avbildning av extremt små föremål. I PNAS beskriver ett lag från Technical University of Munich (TUM) en nano-CT-enhet som skapar tredimensionella röntgenbilder vid upplösningar upp till 100 nanometer. Tillsammans med kollegor från Högskolan i Kassel och Helmholtz-Zentrum Geesthacht har forskarna analyserat ett flytande masks lokomotivsystem.

Under en CT-analys, röntgenbehandlas objektet och en detektor mäter respektive mängd strålning absorberad från olika vinklar. Tredimensionella bilder av objektets insida är konstruerade utifrån flera sådana mätningar. Tekniken nådde dock sina gränser när det gällde föremål så små som de små, 0, 4 millimeter långa benen på sammetmasken (Onychophora).

Högupplösningsbilder av denna storlek kräver strålning från partikelacceleratorer, men det finns bara ett fåtal dussin sådana anläggningar i Europa. Tillvägagångssätt som passar det typiska laboratoriet fick fortfarande kämpa med låga upplösningar, och var begränsade till vissa material och kunde inte överstiga en viss storlek. Orsaken var ofta användningen av röntgenoptik, som fokuserar röntgenstrålning på ett sätt som liknar optiska linser som fokuserar ljus - men de har också flera begränsningar.

TUM Nano-CT-systemet är baserat på en nyutvecklad röntgenkälla som genererar en särskilt fokuserad stråle utan att förlita sig på röntgenoptik. I kombination med en extremt låg ljuddetektor producerar enheten bilder som närmar sig upplösningen av ett avsökningselektronmikroskop, samtidigt som man håller in strukturer under målets yta. "Vårt system har avgörande fördelar jämfört med CT som använder röntgenoptik", säger TUM-forskaren Mark Müller, huvudförfattare till PNAS-artikeln. "Vi kan göra tomografier av betydligt större prover och vi är mer flexibla när det gäller de material som kan undersökas."

Dessa egenskaper var idealiska för teamet som leddes av professor Georg Mayer, chef för Zoologiska institutionen vid Kassel universitet. Forskarna undersöker arthropods evolutionära ursprung, inklusive till exempel insekter, spindlar och kräftdjur. Deras nuvarande forskning fokuserar emellertid på sammetmaskar (onychophoraner), som kan betraktas som maskar med ben. De är nära besläktade med leddjur. Vissa sammetmaskarter kan växa till en längd på upp till 20 centimeter, medan andra inte överstiger en centimeter. Den exakta zoologiska klassificeringen av dessa gamla djur är fortfarande en fråga om kontroverser. förmodligen dela de en gemensam förfader med leddjur och tardigrader (vattenbjörnar).

"I motsats till artropoder har onychophoraner inte segmenterade lemmar, vilket också är fallet med deras antagna gemensamma fossila förfäder", säger Georg Mayer. "Undersökningen av funktionell anatomi hos sammetormens ben spelar en nyckelroll för att bestämma hur de segmenterade lemmarna av leddjur utvecklas." Nano-CT-bilderna gör det möjligt att undersöka de enskilda muskelsträngarna i sammetmaskbenet. Teamet från Kassel planerar att publicera detaljerade resultat de närmaste månaderna. Men de är redan övertygade om en sak: Nano-CT-enheten har passerat sitt första praktiska test.

"I framtiden kommer denna teknik också att göra biomedicinska undersökningar möjliga. Således kan vi till exempel granska vävnadsprover för att klargöra huruvida en tumör är malign eller ej. En icke-destruktiv och tredimensionell bild av vävnaden med En upplösning som Nano-CT kan också ge nya insikter i den mikroskopiska utvecklingen av utbredda sjukdomar som cancer. "

menu
menu