軟X射線顯微鏡助力實現細胞內納米結構三維洞察

在生命科學研究中，實現對細胞內部結構在納米尺度下的高分辨率、無損三維成像，是長期以來追求的關鍵目標。然而，現有主流成像技術在此方面仍存在顯著局限。當前廣泛使用的透射電子顯微鏡等技術，雖具備納米級分辨率，但其依賴物理切片和化學固定的樣品制備過程，不可避免地引入結構性偽影，無法保留樣品的原生狀態。更重要的是，這些方法通常僅能提供二維局部信息，難以重構細胞器、病毒復合體或納米顆粒等在細胞內部真實的三維空間分布，嚴重制約了對復雜亞細胞結構與功能的系統性解析。

傳統技術的桎梏：被困在二維與偽影中的微觀世界

• 透射電子顯微鏡： 雖然能提供極高的分辨率，但其制樣過程（如化學固定、脫水、切片）極易引入假象（偽影），破壞細胞的原始狀態。更重要的是，它通常只能提供二維的局部視圖。為了獲取三維信息，研究人員不得不依賴連續切片重建，這個過程不僅費時費力（往往需要數天），而且極易因切片 misalignment 或丟失而失真，使得對納米顆粒在細胞內的真實三維分布、或新發現細胞器的完整形態等研究，變得異常困難且不可靠。
• 熒光顯微鏡： 雖然能進行活細胞動態觀察和特異性標記，但其分辨率有限（~200 nm），無法清晰分辨納米尺度的細胞器細節或病毒結構，且依賴標記，無法呈現細胞整體的、非標記的結構背景。
• 同步輻射軟X射線成像： 雖然技術本身強大，但依賴大型同步輻射裝置，機時稀缺、申請競爭激烈、實驗安排不靈活，極大地限制了研究的廣度和可及性。

 
這些局限意味著，對于諸如“納米藥物在細胞內的三維運輸與定位”、“內共生體如何與宿主細胞器在三維空間中互作”、“病毒復制工廠的真實三維架構”等前沿核心問題，傳統手段要么無能為力，要么提供的是一幅經過人工處理、支離破碎的畫像。

SXT-100：開啟細胞內納米三維無損成像的新紀元

SiriusXT公司推出的實驗室級軟 X 射線細胞結構顯微鏡SXT-100，正是為了打破上述桎梏而生。它將同步輻射級別的成像能力集成到桌邊，讓每一位研究人員都能在常規實驗室環境中，對完整冷凍細胞進行納米級分辨率的三維無損成像。

 
SXT-100的核心突破：

• 真三維，非切片： 直接對完整的含水細胞進行三維斷層掃描，無需任何化學固定或物理切片，從根本上避免了制樣偽影，還原最真實的細胞內部景觀。
• 納米級分辨率： 分辨率高達40-50 nm，足以清晰分辨線粒體、脂滴、內溶酶體等細胞器，甚至能識別直徑大于300 nm的病毒復制囊泡和100 nm的納米藥物顆粒。
• 高通量與高效率： 單個細胞的完整三維成像僅需數個小時。這與傳統FIB-SEM動輒48小時的耗時相比，實現了數量級的速度提升。
• 多模態關聯成像： 集成熒光顯微鏡，可在三維結構圖像上精準定位特定的熒光標記分子（如病毒蛋白、藥物載體），實現功能與結構的完美融合。成像后的樣本仍可用于冷凍電鏡（cryo-EM）進行更高分辨率研究，形成無縫的多尺度成像工作流。

 
軟X射線成像正在全球范圍內推動多個領域的科研突破：

納米醫學： 直觀呈現納米藥物載體在細胞內的三維分布與溶酶體共定位，為優化藥物遞送系統提供了前所未有的結構依據。

 
病毒學： 首次在三維空間中清晰揭示了丙肝病毒（HCV）清除過程中，病毒蛋白殘余與內溶酶體系統的空間關聯，闡明了藥物的作用機制。

 
細胞器進化： 在《Science》期刊關于首個固氮真核生物的研究中，SXT-100三維成像無可辯駁地展示了內共生體UCYN-A與宿主細胞器在分裂過程中的同步性，為“氮固定器”這一新細胞器的誕生提供了關鍵視覺證據。

 
病原體-宿主互作： 在瘧原蟲研究中，直接觀察到抗瘧藥物在消化泡內納米尺度的作用位點，解決了長達數十年的機制爭議。

 
結論

SXT-100的出現，標志著細胞生物學研究正式從二維推斷邁入了三維實證的時代。它解決了傳統成像技術“看不見全貌、看不真結構、看不準定位”的核心痛點，為所有需要在納米尺度下探索細胞內部三維世界的研究人員，提供了強大、便捷且可靠的終極工具。

關于 SiriusXT Ltd

SiriusXT Ltd是成立于愛爾蘭的高端設備制造廠商，主要致力于高端軟X射線顯微鏡的研發及生產，其產品SXT-100一經推出，就受到了市場的極大關注，憑借其特殊的優勢，獲得 CoCID (Compact Cell-Imaging Device) 項目235萬歐元資助，支持其從細胞結構成像角度助力抗病毒藥物的研發。

關于Quantum Design 中國：

Quantum量子科學儀器貿易（北京）有限公司(暨Quantum Design中國子公司)成立于2004年，是美國Quantum Design公司在全世界設立的諸多子公司之一，在全權負責美國公司本部產品在中國的銷售及售后技術支持的同時，還積極致力于和世界范圍內物理、化學、生物領域的科學儀器制造商進行密切合作，幫助中國市場引進更多全球范圍內的優質設備和技術，助力中國科學家的項目研究和發展。

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