レーザープラズマX線を用いた密着型軟X線顕微鏡による細胞内器官の撮像

Observation of cellular organelles by a contact-type soft X-ray microscope with laser plasma X-ray sources

加道 雅孝; 岸本 牧; 石野 雅彦; 保 智己*; 安田 恵子*; 篠原 邦夫*

Kado, Masataka; Kishimoto, Maki; Ishino, Masahiko; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Shinohara, Kunio*

軟X線顕微鏡は、細胞の内部構造を生きているままで「その場観察」できる技術として期待されてきたが、その実現には非常に高輝度な軟X線源が必要とされた。これまでの研究では、軟X線光量の不足により、水溶液中の生きている細胞の撮像に数秒から数分の長時間露光が必要とされ、空間分解能の低下や放射線による影響を回避するために細胞を凍結する手法が一般的に用いられてきた。われわれは、厚さ100nmの窒化シリコン簿膜上に厚さ20nmの金を成膜した2層構造薄膜ターゲットに高コントラスト高強度レーザーを集光照射することにより高輝度軟X線の発生に成功した。さらに、X線感光材上に直接培養した細胞に軟X線を照射することにより、自然環境下にある生きた細胞内のミトコンドリアや細胞骨格などの細胞内小器官の「その場観察」に世界で初めて成功した。

Soft X-ray microscope have been expected as dream technique which can observe cellular organelles in vivo. However in order to realize it very high intensity soft X-ray sources have been required. Most studies had to use freezing technique to avoid degradation of spatial resolution and/or radiation damage since long exposure time such as several seconds to several minutes were required. We have succeeded to generate high intensity soft X-rays irradiating double layered target consisted of a 100nm thick silicon nitride film and a 20nm thick gold film with high contrast and high power laser pulses. Irradiating the high intensity soft X-rays to biological cells cultivated directory onto PMMA photo resists we have succeeded to observe mitochondria and cytoskeleton inside of live cells in vivo.