Ny nano-CT-enhed skaber højopløselige 3D-røntgenbilleder af bittesmå fløjlsormeben

Computertomografi (CT) er en standardprocedure på hospitaler, men indtil videre, teknologien har ikke været egnet til billeddannelse af ekstremt små objekter. I PNAS , et team fra det tekniske universitet i München (TUM) beskriver en nano-CT-enhed, der skaber tredimensionelle røntgenbilleder ved opløsninger på op til 100 nanometer. Sammen med kolleger fra University of Kassel og Helmholtz-Zentrum Geesthacht, forskerne har analyseret bevægelsessystemet af en fløjlsorm.

Under en CT -analyse, objektet, der undersøges, røntgenstråles, og en detektor måler den respektive mængde stråling, der absorberes fra forskellige vinkler. Tredimensionelle billeder af objektets inderside er konstrueret baseret på flere sådanne målinger. Imidlertid, teknologien nåede sine grænser, når det gjaldt objekter så små som de små, 0,4 millimeter lange ben af ​​fløjlsormen (Onychophora).

Højopløselige billeder af denne størrelsesorden kræver stråling fra partikelacceleratorer, alligevel er der kun et par dusin af sådanne faciliteter i Europa. Tilgange egnet til det typiske laboratorium måtte stadig kæmpe med lave opløsninger, og var begrænset til bestemte materialer og kunne ikke overstige en vis størrelse. Årsagen var ofte brugen af ​​røntgenoptik, som fokuserer røntgenstråling på en måde, der ligner optiske linser, der fokuserer lys-men de har også flere begrænsninger.

TUM Nano-CT-systemet er baseret på en nyudviklet røntgenkilde, der genererer en særligt fokuseret stråle uden at stole på røntgenoptik. I kombination med en ekstremt støjsvag detektor, enheden producerer billeder, der nærmer sig opløsningen af ​​et scannende elektronmikroskop, samtidig med at de fanger strukturer under overfladen af ​​målet. "Vores system har afgørende fordele sammenlignet med CT'er, der bruger røntgenoptik, " siger TUM-forsker Mark Müller, hovedforfatter til PNAS-artiklen. "Vi kan lave tomografier af betydeligt større prøver, og vi er mere fleksible med hensyn til de materialer, der kan undersøges."

Disse ejendomme var ideelle til teamet ledet af prof. Georg Mayer, leder af Institut for Zoologi ved University of Kassel. Forskerne undersøger den evolutionære oprindelse af leddyr, inklusive, for eksempel, insekter, edderkopper og krebsdyr. Deres nuværende forskning, imidlertid, fokuserer på fløjlsorm (onychophorans), som kan tænkes som orme med ben. De er tæt forbundet med leddyr. Nogle fløjlsormarter kan vokse til en længde på op til 20 centimeter, mens andre ikke overstiger en centimeter. Den nøjagtige zoologiske klassificering af disse gamle dyr er stadig et spørgsmål om kontroverser; formodentlig, de deler en fælles forfader med leddyr og tardigrader (vandbjørne).

"I modsætning til leddyr, onykoforer har ikke segmenterede lemmer, som det også er tilfældet med deres formodede fælles fossile forfædre, "siger Georg Mayer." Undersøgelsen af ​​den funktionelle anatomi af fløjlsormens ben spiller en nøglerolle for at bestemme, hvordan leddyrenes segmenterede lemmer udviklede sig. "Nano-CT-billederne gør det muligt at undersøge fløjlens individuelle muskeltråde. ormeben. Holdet fra Kassel planlægger at offentliggøre detaljerede resultater inden for de næste par måneder. Men de er allerede overbevist om én ting:Nano-CT-enheden har bestået sin første praktiske test.

"I fremtiden, denne teknologi vil også muliggøre biomedicinske undersøgelser. Dermed, for eksempel, vi vil være i stand til at undersøge vævsprøver for at afklare, om en tumor er ondartet eller ej. Et ikke-destruktivt og tredimensionelt billede af vævet med en opløsning som Nano-CT kan også give ny indsigt i den mikroskopiske udvikling af udbredte sygdomme som kræft. "