싱크로 트론 - X - 레이 - tomography를 사용하여 서브 마이크론 해상도로 비침습 3D - 시각화

이 연구에 사용된 동물

parthenogenetic oribatid 마이트 Archegozetes longisetosus (Acari, Oribatida)의 표본은 우리의 연구실 문화에서 찍은. 문화가 20-23에서 지속적인 어둠 속에서, 파리 / 플라스틱 항아리에 숯 믹스 (9시 1분)의 석고의 성장 ° C 공기 습도 약 90 %를.

샘플 준비

1. 표본은 좋은 브러시로 청소하고 24 시간 동안 80 % 에탄올, 35 % 포름 알데히드 100 % 초산의 6시 3분 1초 혼합 배치, 문화에서 찍은.
2. 그 후, 표본은 각 농도 3 변경하고, 단계 사이에 10 분있는 등급 에탄올 70 % 시리즈, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95%, 100 %에 탈수있었습니다.
3. 마지막으로 샘플은 CO _2의 건조 신선한 100 % 에탄올 하룻밤과 임계점 (CPD 020, Balzers)에 배치했다. 말린 표본는 플라스틱 핀이의 끝 (; 직경 3.0 mm 길이 1.2 ㎝)에 첨부했습니다.

싱크로 트론 X - 선 tomography

X - 선 tomography는 beamline ID19 (ESRF, 그르노블, 프랑스,​​ 실험 SC - 2127)에서 수행되었다.

1. 샘플은 샘플 홀더에 장착하고 빔의 중앙 위치로 조정되었습니다.
2. 샘플은 20.5 케빈의 에너지를 측정했다. radiographs은 14 비트 다이나믹 레인지로 냉각 CCD (ESRF 프렐론 카메라), 2,048 × 2,048 픽셀과 0.7 μm의의 효과적인 픽셀 크기로 기록되었다. 1500 계획은 각 투영 0.35 s의 노출 시간과 180 ° 샘플 회전을 통해 기록했다. 검출기 - 투 - 샘플 거리가 20mm되었습니다.

샘플과 검출기 사이에 일정한 거리를 사용하면 (샘플은 검출기의 바로 앞에 위치 흡수 이미징에 충분한 대비를 생성 낮은 X - 선 감쇠 계수 (Cloetens, 외. 1996)과 재료의 차등 이미징을 가능하게 ). 대부분의 생물 학적 문제는 낮은 흡수 및 / 또는 원자 번호에만 작은 차이 (베츠, 외. 2007)과 재료의 구성 단계 개체입니다. 그러나, 위상 강화 tomography은 단일 X - 선 빔 높은 공간적 일관성이 필요합니다. 따라서, 싱크로 트론 방사는 더 나은 측정 이러한 종류의 데스크탑 스캐너보다 적합합니다.

데이터 분석

1. 그 결과 2D radiographs은 필터링된 다시 프로젝션 알고리즘 (Cloetens, 외., 1997)와 3D voxel 데이터 (8 비트 회색 값)으로 변형되었다
2. voxel 데이터는 소프트웨어 VGStudio 최대 1.2.1로 분석했다. (볼륨 그래픽, 하이 델베르크, 독일).
3. 배경에서 그레이 - 값이 3D - 시각화에 대한 히스토그램에서 제거되었습니다.
4. 사전 정의된 카메라 경로는 회전 애니메이션과 애니메이션 클리핑 비행기를 생성하는 데 사용되었습니다.
5. 사용자 정의 카메라 경로 A.의 소화 시스템에 따라 생성되었습니다 longisetosus.

이 프레 젠 테이션에서, 우리는 chelicerate 마이크로 arthropod의 내부 해부의 3D - 시각화에 초점을 맞추었습니다. 싱크로 트론 X - 선 측정은 샘플의 크기에 따라, 0.3μm로의 픽셀 해상도를 허용합니다. 여기, 우리는 픽셀 해상도 0.7μm 데이터를 표시합니다. 일반적으로, 싱크로 트론 X - 선 tomography 낮은 X - 선 감쇠와 함께 작은 생물 학적 물질 (또는 조직)를 분석하는 데 유용할 수 있습니다. 픽셀 해상도는 거의 전통적인 조명 현미경의 도달합니다. 이 기술은 내부 조직이 관심하는과 sectioning에 의해 파괴되지해야하는 자료의 종류에 적용할 수 있습니다. Histological sectioning 그러나, 조직은 X - 선 tomography 가능 아니지만 differentially 스테인드 수있다는 장점이 있습니다. 하지만 여기, 다른 회색 값이 서로 다른 X - 선 감쇠와 조직에 해당하며, 회색 값 분포는 양적 위상 tomography 사용하여 확장 가능한 (holotomography;. Cloetens 외, 1999; Heethoff & Cloetens, 2008). 싱크로 트론 X - 선 tomography의 기술로 인해 다음과 같은 이유로 특별한 가치가있다 :

1. 샘플 준비가 간단하고 고정 및 건조 제한됩니다, 아무 histological sectioning 필요가 없습니다
2. 방법은 비침습입니다 시료의 내부 조직은 자연 상태로 관찰할 수
3. 결과 세트가 섹션 한 방향으로 고정되어 있습니다 histological sectioning 다른 어떤 원하는 방향으로 분석할 수 있습니다.

작은 샘플이나 (예 : 호박 또는 형식 - 표본의 화석) 파괴해서는 안 샘플 자연 상태에서 내부 구조 분석을 때마다 우리는이 기술을 고려하는 것이 좋습니다. 물론,이 기술은 생물 학적 물질에 국한되지 않고 있지만, 여기서는 가장 큰 이점의 낮은 X - 선 감쇠를 X - 레이와 자료를 분석의 가능성 때문입니다.