軟X射線斷層成像（Soft X-ray Tomography, SXT）作為一種強大的三維無損成像技術(shù)，能夠在無需染色或切片的情況下，揭示冷凍生物樣本的納米級超微結(jié)構(gòu)，為科研工作提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。然而，傳統(tǒng)SXT技術(shù)嚴(yán)重依賴大型同步輻射裝置，不僅設(shè)備成本高昂、使用門檻高，而且實驗預(yù)約難度大，極大地限制了其廣泛應(yīng)用。

實驗室級軟 X 射線——SXT-100

近期，愛爾蘭公司SiriusXT研發(fā)的實驗室級軟X射線顯微鏡SXT-100，憑借其創(chuàng)新的激光驅(qū)動等離子體光源技術(shù)，成功打破了這一困境。它將高分辨率成像功能融入普通實驗室的日常研究中，讓科研人員無需再受限于大型同步輻射裝置，在自己的實驗室隨時實現(xiàn)高精度的細胞成像。這一突破為細胞生物學(xué)、納米醫(yī)學(xué)以及疾病研究領(lǐng)域帶來了全新的非標(biāo)記納米水平細胞3D成像工具，并且SXT-100還可結(jié)合熒光成像對特定目標(biāo)在細胞內(nèi)進行3D共定位，為生物醫(yī)學(xué)提供多樣化的表征手段。

 
五大超卓技術(shù)優(yōu)勢

☛ 高分辨率：SXT-100實現(xiàn)了40 nm分辨率，可清晰分辨細胞器（如線粒體、脂滴）及納米顆粒（如60 nm無機-有機雜化納米顆粒）。

☛ 高通量：單個細胞的斷層掃描時間僅需30分鐘至2小時，與傳統(tǒng)聚焦離子束掃描電鏡（FIB-SEM）長達48小時的耗時相比，優(yōu)勢顯著，而且FIB-SEM在檢測中還需破壞樣本。采用優(yōu)化后的樣品制備方法，如圓柱形薄壁玻璃毛細管，SXT-100S甚至可以在5到10分鐘內(nèi)獲取單個細胞的三維結(jié)構(gòu)圖像。

☛ 無損成像：基于“水窗”能量（280-530 eV）的軟X射線吸收特性，SXT-100可直接對全水合、冷凍樣本成像，避免化學(xué)固定或染色對結(jié)構(gòu)的干擾。

☛ 結(jié)合熒光成像： SXT-100集成熒光顯微鏡功能，通過熒光信號定位目標(biāo)區(qū)域（如納米顆粒、細胞器），再利用SXT獲取三維結(jié)構(gòu)信息。

☛ 直達冷凍電鏡成像：成像后樣本可進一步用于冷凍電鏡（cryo-EM）或冷凍電子斷層掃描（cryo-ET），形成“光-電-射線”多尺度關(guān)聯(lián)成像（CLEXM）。

多領(lǐng)域前沿成果展示

1. 酵母細胞脂噬過程研究

在對冷凍酵母細胞（Saccharomyces cerevisiae）的研究中，SXT-100發(fā)揮了特殊優(yōu)勢。如下圖所示，SXT成像對冷凍酵母細胞（Saccharomyces cerevisiae）進行3D成像，可以非常直觀地展示脂滴（黃色）與消化液泡（棕色）的空間分布動態(tài)，揭示饑餓誘導(dǎo)的脂噬（lipophagy）機制。

 
2. 納米藥物遞送在細胞內(nèi)的3D成像

在HeLa細胞（HeLa）中，SXT-100成功追蹤了100 nm熒光聚苯乙烯納米顆粒（NPs）的溶酶體共定位。如下圖所示，SXT-100可以提供熒光信息與納米藥物遞送載體在細胞內(nèi)的3D共定位信息，為優(yōu)化藥物載體設(shè)計提供結(jié)構(gòu)依據(jù)。

 
3. 復(fù)雜真核生物成像

SXT-100可以對眼蟲（Euglena gracilis）進行納米級3D無標(biāo)記成像，結(jié)合熒光標(biāo)記葉綠素進行三維結(jié)構(gòu)表征。如下圖所示，SXT-100可以清晰呈現(xiàn)鞭毛、類核體及光合膜系統(tǒng)等復(fù)雜真核生物內(nèi)的細胞器結(jié)構(gòu)，為單細胞生物功能研究提供新視角。

 
專家點評

倫敦國王學(xué)院的 Roland Fleck 教授在2024年美國電鏡年會上做了“多尺度關(guān)聯(lián)工作流程、低溫 CLEM 的挑戰(zhàn)和機遇”主題演講。他指出，SXT-100作為預(yù)篩選工具，能夠高效識別玻璃化樣品中感興趣的區(qū)域，以便進行后續(xù)低溫TEM分析，顯著提高了實驗的通量。這一評價充分肯定了SXT-100在科研工作中的重要價值。

 
結(jié)語

SXT-100的推出，標(biāo)志著軟X射線成像技術(shù)正式邁入實驗室普及時代。其高分辨率、無損、高通量及多模態(tài)關(guān)聯(lián)的特性，將加速從基礎(chǔ)細胞生物學(xué)到納米醫(yī)學(xué)的研究進程。隨著技術(shù)迭代與應(yīng)用場景拓展，SXT有望成為解析生命微觀世界的“全能之眼”。

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