研究人员开发出一种观察活体哺乳动物细胞的新技术。该团队使用一种称为软X射线自由电子激光器的强大激光器，以飞秒(即千万亿分之一秒)的速度发射超快照明脉冲。
借助这项技术，他们首次在软X射线损坏活细胞之前捕捉到碳基结构的图像。他们制造了精制的沃尔特镜(一种超精密镜)，使显微镜能够捕捉具有高空间分辨率和宽视野的图像。
未来，该团队希望利用这种显微镜更好地了解细胞生物学的动态特性。这项研究发表在《Optica》杂志上。
软X射线和硬X射线之间存在差异。如果您通过机场安检或肢体骨折，最有可能遇到的是硬X射线。软X射线通常仅限于研究，从研究生物学和化学到矿物和陨石。软X射线能够提供有关样本的化学信息和亚细胞水平的详细图像，但由于需要非常专业的设备，并且在生物学中会对活细胞造成损害，因此其使用受到限制。
然而，一组研究人员已经制造出一种新型软X射线显微镜，他们首次可以通过这种显微镜观察活体哺乳动物细胞。他们能够拍摄细胞内碳结构的图像，这是以前通过其他仪器无法看到的。碳是生命的主要元素之一，因此这为我们了解自身的一个重要部分提供了一个新的窗口。
该显微镜有两个关键部件：软X射线自由电子激光器和高精度沃尔特镜，后者是用于观察太空的X射线望远镜中广泛使用的镜子。这些镜子采用东京大学先进科学技术研究中心助理教授、论文第一作者江川佐藤发明的技术制造而成。
“软X射线自由电子激光器以数十飞秒的速度提供脉冲照明(一飞秒是十亿分之一秒的百万分之一)。辐射脉冲的超短持续时间使我们能够在活细胞结构因辐射损伤而改变之前拍摄图像，”Egawa解释说。
“我们使用沃尔特镜进行照明和成像。这些镜子提供了宽阔的视野，可以承受强大激光的照射，并且不会出现颜色失真，使其成为观察各种波长样本的理想选择。”
虽然软X射线自由电子激光器以前曾用于研究较小的病毒和细菌，但哺乳动物细胞太大，无法通过这种方式进行研究。然而，通过使用沃尔特镜，该团队可以获得更宽的视野，并使用更厚的样品架，可以容纳更大的细胞。
得到的图像显示了通过其他方法(例如电子显微镜和荧光显微镜)无法看到的细胞内碳含量的细节。
江川说：“我们很惊讶地发现了核仁(细胞核内的一种结构，与细胞功能和存活有关)和核膜(包裹细胞核的物质)之间的一条碳通路，而这在可见光显微镜下是无法观察到的。”
更明亮的软X射线自由电子激光器已经问世，它能够产生更清晰的图像，减少颗粒状“噪音”。通过增加更明亮的激光器和更精确的沃尔特镜，该团队希望升级显微镜，以便观察更多的生化元素。这也有助于阐明活细胞内发生的一些重要反应和相互作用。