Nanotomografi Pendarfluor Sinar-X

Artikel asal telah disunting untuk kesesuaian pembaca

Nota: [Berikut merupakan ringkasan jurnal oleh Penyelidik NSLS-II berjudul “X-ray Fluorescence Nanotomography of Single Bacteria with a Sub-15 nm Beam” yang diterbitkan dalam Scientific Reports pada tahun 2018

Penyelidik di National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) menggunakan Ultrabright X-ray untuk menghasilkan imej bakteria tunggal dengan resolusi lebih tinggi berbanding sebelum ini. Kajian mereka, diterbitkan oleh Scientific Reports, mengenai Teknik Pengimejan Sinar-X iaitu Mikoskopi Pendarfluor Sinar-X (XRF) sebagai kaedah berkesan untuk menghasilkan imej  3 Dimensi bagi sampel biologi bersaiz kecil.

Untuk pertama kali, teknik XRF skala nanometer digunakan untuk menjana imej bakteria sehingga ke resolusi sel membran.  Pengimejan sel pada resolusi sel membran ini amat penting bagi memahami peranan sel dalam pelbagai penyakit dan juga untuk tujuan membanggunkan kaedah perubatan termaju. Pengimejan sel ini diperolehi menggunakan instrumen Hard X-ray Nanoprobe (HXN) beamline, sebuah stesen eksperimen dengan keupayaan optik terfokus skala nanometer dengan kestabilan tinggi.

Walaupun teknik pengimejan lain seperti Mikroskopi Elektron (SEM) mampu menghasilkan imej struktur sel membran dengan resolusi sangat tinggi, teknik itu masih tidak dapat memberikan maklumat berkaitan sifat kimia sel. Melalui HXN pula, penyelidik mampu menghasilkan Peta Kimia 3 Dimensi sampel, lalu mengenalpasti di mana unsur surih (trace element) ditemui di seluruh sel. Prosedur operasi standard untuk memperolehi imej 3 Dimensi melalui XHN adalah mudah. Imej-imej sampel akan diambil pada sudut berbeza. Setiap imej mempamerkan profil kimia unik untuk sudut itu sahaja. Kemudian, penggabungan profil dilakukan untuk mencipta imej 3 Dimensi. Perbandingan imej XRF dan XRF 3 Dimensi adalah seperti imej X-ray tunggal dan imej Imbasan Tomografi Berkomputer (CT-SCAN).

Dalam kajian yang telah dijalankan, imej dihasilkan HXN menunjukkan dua unsur surih / elemen iaitu Kalsium dan Zink yang mempunyai taburan unik di dalam sel bakteria. Tidak terhad kepada pencirian sampel biologi, HXN juga berpotensi digunakan untuk bidang penyelidikan lain. Pengimejan Kimia 3-Dimensi atau Teknik Nanotomografi Berpendafluor mula meraih populariti dalam bidang sains lain. Misalannya, penyelidik kini boleh memerhatikan perubahan struktur dalaman bateri semasa proses cas dan nyahcas berlaku.

Bagi mengatasi halangan teknikal berkaitan dengan resolusi imej teknik Pengimejan Sinar – X, penyelidik telah membangunkan suatu kaedah baru untuk menghasilkan imej bakteria pada suhu bilik. Secara ideal, Pengimejan XRF harus dilakukan ke atas sampel biologi yang dibekukan melalui Proses Cryo-preserved. Ini bertujuan untuk mencegah kerosakan sampel akibat radiasi dan memperolehi maklumat mengenai aktiviti sel (Cellular processes). Disebabkan ruang terhad di dalam ruang sampel HXN, Teknik Cyro-preserved tidak dapat dilakukan ke atas sampel sel bakteria. Sebaliknya, sel bakteria di tanam dalam Kristal Natrium Klorida dan pengimejan sel dilakukan pada suhu bilik. Kristal Natrium Klorida mengekalkan bentuk sel bakteria dan keadaan ini menjadikan sel bakteria mudah ditemui seterusnya memendekkan masa eksperimen.

sumber :

sciencedaily
nature
bnl