软X射线细胞成像细胞器识别方法及应用研究

The soft X-rays with wavelengths in the region of phone energy between the K shell absorption edges of carbon and oxygen，X-ray photons within this energy range are absorbed an order of magnitude more strongly by carbon- and nitrogen-containing organic material than by water. Cell have excellent natural contrast without staining or fixing protocols prior to imaging with soft X-ray imaging technique. The soft X-ray should be an powerful and useful microscopy tool for quantitative analysis of three-dimension microstructure of cell. But it is difficult to identify the organelle base on the soft X-ray imaging. The absorption adheres to Beer-Lambert's law and is therefore linear with thickness and with each biochemical component and density.So the organelle identification model will be developed based on the absorption coefficient from soft X-ray imaging in this project. The standard data-base of organelle absorption coefficient, which is used to identify the organelle for cell imaging, will be constructed. The soft X-ray can be a new method to provide basic data of mechanism research on metal nanoparticles and cell.

软X射线对蛋白质等生物样品的吸收系数比对水的吸收系数高一个数量级以上，这种特殊性质使得含水生物样品无需染色和脱水，就能实现细胞等生物体的高衬度软X射线成像，因此软X射线成像将是研究细胞三维成像重要的显微技术之一。但软X射线成像还不能够直接辨别细胞器，这使得软X射线成像的应用受到了极大限制，本项目拟利用软X射线成像的三维结构数据，建立细胞三维结构中的生物质对软X射线的吸收系数模型，发展相关算法，构建细胞器的吸收系数标准库，建立软X射线成像的细胞器识别方法，解决软X射线成像应用中的这一瓶颈问题；在此基础上开展金属纳米颗粒与细胞作用机制研究，为重金属污染及治理提供一些基础数据。

软X 射线对蛋白质等生物样品的吸收系数比对水的吸收系数高一个数量级以上，这种特殊性质使得含水生物样品无需染色和脱水，就能实现细胞等生物体的高衬度软X 射线成像，因此软X 射线成像将是研究细胞三维成像重要的显微技术之一。但软X 射线成像还不能够直接辨别细胞器，这使得软X 射线成像的应用受到了极大限制，本项利用X 射线成像的三维结构数据，发展了基于线性吸收系数的细胞器识别方法，首先发展了角度受限角度的三维重构方法，获得了高质量的非完备角度的三维重构图形，为细胞器的识别奠定了基础，解决软X 射线成像应用中的这一瓶颈问题，建立细胞三维结构中的生物质对软X 射线的吸收系数模型，发表论文10 篇，该方法已成功应用到用户的实验中。