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Single flash imaging of live hydrated biological cells by a contact soft X-ray microscope coupled with an intense laser-plasma soft X-ray source

高強度レーザープラズマ軟X線源を用いた密着型軟X線顕微鏡による生きている細胞の瞬時撮像

加道 雅孝; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 篠原 邦夫*

Kado, Masataka; Kishimoto, Maki; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Aoyama, Masato*; Shinohara, Kunio*

密着型軟X線顕微鏡と高輝度レーザープラズマ軟X線源を組み合わせ、生きている細胞の瞬時撮像を実現した。高強度レーザーにより生成したレーザープラズマ軟X線源は非常に高輝度で短パルスという特徴を持ち、生きている細胞を瞬時に撮像することにより放射線による細胞への損傷を抑制することが可能である。我々は、蛍光顕微鏡を併用することにより軟X線顕微鏡によって撮像した細胞内器官を正確に特定する手法の開発にも成功した。この手法により、X線感光材上に直接培養した細胞を軟X線顕微鏡と蛍光顕微鏡により同時に撮像でき、取得した細胞の軟X線像と蛍光像を直接比較することによりミトコンドリアやアクチンフィラメント、クロマチンなどの細胞内器官を明確に特定可能である。軟X線顕微鏡は蛍光顕微鏡に比べて高い解像度を有する一方、撮像した細胞内構造の特定が困難であるという問題があったが、この手法の開発により、これまで不可能であった生きている細胞内の正確に特定された細胞内器官の構造をより詳細に観察可能となった。

Laser-plasma soft X-ray source produced by a high power pulsed laser is extremely bright and very suitable for biological X-ray microscopy to capture an image of living specimens for which require a single flash exposure to avoid imaging any damages on the specimens. We also have invented to use a fluorescent microscope to identify the cellular organelles in the images obtained with the soft X-ray microscope. The biological cells were cultivated directly onto the PMMA photo resists and observed with the soft X-ray microscope and the fluorescent microscope at the same time. The obtained soft X-ray images and fluorescence images of the cells were directly compared and each cellular organelle such as mitochondria, actin filaments, and chromosomes in the soft X-ray images were clearly identified. Since the soft X-ray microscope has higher spatial resolution than that of the fluorescent microscope, fine structures of the cellular organelles in the hydrated biological cells were observed.

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