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生物结构三维成像
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X射线衍射新技术一小时“看透”生物结构
Huan Qiu Wang Zi Xun· 2026-01-16 01:28
来源:科技日报 科技日报记者 刘霞 大自然的生物材料堪称工程奇迹。以骨骼为例,它既坚硬又富有弹性,能承受巨大压力而不易断裂。这 种优异性能源于其多层次复合结构。过去,要清晰揭示这类复杂结构,科学家需动用电子显微镜、光学 显微镜等多种设备,分别观察不同尺度的细节,过程烦琐且难以整合。10年前,研究团队开创"张量断 层扫描"技术,首次实现纳米与微米结构的同步成像。他们让样品围绕双轴精密旋转,用仅20微米宽的 X射线束逐点扫描,捕捉干涉图案,再由算法重建三维图像。但当时一次完整扫描需耗时近24小时,难 以支撑大规模研究。 此次,团队优化了扫描控制与图像重建算法,将全流程压缩至约一小时。速度提升数十倍的同时,分辨 率仍保持在20×20×20微米的精细水平。 为验证新技术的实用性和有效性,团队利用瑞士光源对人耳听小骨进行扫描。听小骨是人体最小的骨 骼,其内部胶原纤维的排列直接影响听力传递效率。新方法绘制出胶原纤维在微观区域的空间取向图 谱,为理解骨组织力学性能提供了关键数据。 团队表示,该方法未来可在骨质疏松等疾病的机制研究、病变组织分析以及人工关节、牙科植入物的设 计优化中发挥重要作用。 瑞士保罗谢勒研究所科学家成功 ...