Datortomografi (CT) är ett standardförfarande på sjukhus, men hittills, tekniken har inte varit lämplig för att avbilda extremt små föremål. I PNAS , ett team från tekniska universitetet i München (TUM) beskriver en nano-CT-enhet som skapar tredimensionella röntgenbilder i upplösningar upp till 100 nanometer. Tillsammans med kollegor från University of Kassel och Helmholtz-Zentrum Geesthacht, forskarna har analyserat lokomotorsystemet för en sammetmask.

Under en CT -analys objektet som undersöks är röntgen och en detektor mäter respektive mängd strålning som absorberas från olika vinklar. Tredimensionella bilder av objektets insida är konstruerade baserat på flera sådana mätningar. Dock, tekniken nådde sina gränser när det gällde så små föremål som de små, 0,4 millimeter långa ben av sammetmask (Onychophora).

Högupplösta bilder av denna storlek kräver strålning från partikelacceleratorer, men det finns bara några dussin sådana anläggningar i Europa. Tillvägagångssätt som lämpar sig för det typiska laboratoriet fick fortfarande kämpa med låga upplösningar, och var begränsade till vissa material och kunde inte överstiga en viss storlek. Orsaken var ofta användningen av röntgenoptik, som fokuserar röntgenstrålning på ett sätt som liknar optiska linser som fokuserar ljus-men de har också flera begränsningar.

TUM Nano-CT-systemet är baserat på en nyutvecklad röntgenkälla som genererar en särskilt fokuserad stråle utan att förlita sig på röntgenoptik. I kombination med en extremt ljudlös detektor, enheten producerar bilder som närmar sig upplösningen för ett skannande elektronmikroskop, samtidigt som man fångar strukturer under målets yta. "Vårt system har avgörande fördelar jämfört med CT med röntgenoptik, "säger TUM -forskaren Mark Müller, huvudförfattare till PNAS -artikeln. "Vi kan göra tomografier av betydligt större prover och vi är mer flexibla när det gäller material som kan undersökas."

Dessa fastigheter var idealiska för teamet som leddes av prof. Georg Mayer, chef för institutionen för zoologi vid universitetet i Kassel. Forskarna undersöker leddjurens evolutionära ursprung, Inklusive, till exempel, insekter, spindlar och kräftdjur. Deras nuvarande forskning, dock, fokuserar på sammetmaskar (onykoforer), som kan ses som maskar med ben. De är nära besläktade med leddjur. Vissa sammetmaskarter kan bli upp till 20 centimeter långa, medan andra inte överstiger en centimeter. Den exakta zoologiska klassificeringen av dessa gamla djur är fortfarande en fråga om kontroverser; förmodligen, de delar en gemensam förfader med leddjur och tardigrader (vattenbjörnar).

"I motsats till leddjur, onykoforer har inte segmenterade lemmar, som också är fallet med deras förmodade gemensamma fossila förfäder, "säger Georg Mayer." Undersökningen av sammetmaskens benas funktionella anatomi spelar en nyckelroll för att avgöra hur leddjurens segmenterade lemmar utvecklats. "Nano-CT-bilderna gör det möjligt att undersöka de enskilda muskelsträngarna i sammet maskbenet. Teamet från Kassel planerar att publicera detaljerade resultat under de närmaste månaderna. Men de är redan övertygade om en sak:Nano-CT-enheten har klarat sitt första praktiska test.

"I framtiden, denna teknik kommer också att göra biomedicinska undersökningar möjliga. Således, till exempel, vi kommer att kunna undersöka vävnadsprover för att klargöra om en tumör är malign eller inte. En icke-destruktiv och tredimensionell bild av vävnaden med en upplösning som Nano-CT kan också ge nya insikter om den mikroskopiska utvecklingen av utbredda sjukdomar som cancer. "