Göttingen-gebaseerde wetenskaplikes wat by DESY se PETRA III-navorsingsligbron werk, het die eerste studies van lewende biologiese selle uitgevoer wat hoë-energie X-strale gebruik. Die nuwe metode toon duidelike verskille in die interne sellulêre struktuur tussen lewende en dooie, chemies gefixeerde selle wat dikwels ontleed word. "Die nuwe metode stel ons vir die eerste keer in staat om die interne strukture van lewende selle in hul natuurlike omgewing met behulp van harde X-strale te ondersoek," beklemtoon die leier van die werkgroep, prof. Sarah Köster van die Instituut vir X-straalfisika van die Universiteit van Göttingen. Die navorsers bied hul werk aan in die wetenskaplike joernaal Physical Review Letters.
Danksy analitiese metodes met steeds hoër resolusie, kan wetenskaplikes vandag biologiese selle op die vlak van individuele molekules bestudeer. Die selle word gereeld chemies gefixeer voordat hulle met behulp van optiese-, X-straal- of elektronmikroskope bestudeer word. Die proses van chemiese fiksasie behels die onderdompeling van die selle in 'n tipe chemiese preserveermiddel wat al die sel se organelle en selfs die proteïene in plek fixeer. "Klein veranderinge aan die interne struktuur van die selle is onvermydelik in hierdie proses," beklemtoon Köster. "In ons studies kon ons hierdie veranderinge vir die eerste keer in direkte vergelyking wys."
Die span het kankerselle van die bynierkorteks gebruik vir hul ontledings. Hulle het die selle op 'n silikonnitriet-substraat gekweek, wat amper deursigtig is vir X-strale. Om die selle tydens die eksperiment in die eksperimentele kamer lewendig te hou, is hulle van voedingstowwe voorsien, en hul metaboliese produkte is via fyn kanale net 0 weggepomp.5 millimeter in deursnee. "Die biologiese selle is dus geleë in 'n monster-omgewing wat baie na aan hul natuurlike omgewing lyk," verduidelik dr. Britta Weinhausen van Köster se groep, die koerant se eerste skrywer.
Die eksperimente is uitgevoer by die Nanofocus-opstelling (GINIX) van PETRA III se eksperimentele stasie P10. Die wetenskaplikes het die briljante X-straalstraal van PETRA III gebruik om die selle te skandeer om inligting oor hul interne nanostruktuur te bekom. "Elke raam is vir net 0,05 sekondes blootgestel om te verhoed dat die lewende selle te vinnig beskadig word," verduidelik mede-outeur Dr. Michael Sprung van DESY. "Selfs nanometerskaal strukture kan met die GINIX-samestelling gemeet word, danksy die kombinasie van PETRA III se hoë glans en die GINIX-opstelling wat by die bron pas."
Die navorsers het lewende en chemies gefixeerde selle bestudeer deur hierdie sogenaamde nanodiffraksietegniek te gebruik en die selle se interne strukture op grond van die X-straaldiffraksiebeelde vergelyk. Die resultate het getoon dat die chemiese fiksasie merkbare verskille in die sellulêre struktuur op 'n skaal van 30 tot 50 nanometer (miljoenstes van 'n millimeter) veroorsaak.
"Danksy die steeds groter oplossing van die verskillende ondersoektegnieke, is dit toenemend belangrik om te weet of die interne struktuur van die monster verander tydens monstervoorbereiding," verduidelik Köster. In die toekoms sal die nuwe tegniek dit moontlik maak om onveranderde lewende selle teen hoë resolusie te bestudeer. Alhoewel ander metodes 'n selfs hoër resolusie as X-straalverstrooiing het, vereis dit 'n chemiese fiksasie of komplekse en indringende voorbereiding van die selle. Laer-energie, sogenaamde sagte X-strale is reeds gebruik vir studies van lewende selle. Die studie van strukture met groottes so klein as 12 nanometer word egter eers moontlik deur die ontleding van diffraksiebeelde wat met harde X-strale geproduseer word.
