X線ライトシートを用いた3次元超解像顕微鏡 -細胞内部の3次元構造を非破壊で解明-

2026-10-14 理化学研究所

理化学研究所(理研)の研究チームは、X線を薄いシート状に照射する「X線ライトシート」と、試料から発生する蛍光X線を利用して、試料内部の微細構造を三次元的に高解像度で観察する顕微鏡技術を開発した。従来のX線顕微鏡では、試料全体を照射する方式などにより、不要な信号や試料への照射負荷が課題となる場合があった。今回の手法では、観察したい断面にX線を限定して照射し、位置情報を保ちながら蛍光X線を検出することで、三次元構造を再構成する。これにより、試料内部の元素分布や微細構造を、従来より高い空間分解能で把握できる可能性がある。生体試料や機能性材料など、内部構造と元素組成の関係が重要な対象の分析への応用が期待される。今後、観察性能や適用できる試料の範囲を検証することで、材料科学や生命科学における非破壊的な三次元分析技術の発展につながると考えられる。

X線ライトシートを用いた3次元超解像顕微鏡 -細胞内部の3次元構造を非破壊で解明-
2種類の微粒子マーカーを導入したハムスター卵巣細胞内部のX線ライトシート顕微鏡画像

<関連情報>

非点滅型シンチレーションナノ粒子を用いたX線ライトシート顕微鏡による3次元局在化 3-dimensional localization using X-ray lightsheet microscopy with non-blinking scintillating nanoparticles

Sierra Dean, Hidekazu Takano, Shun-Min Yang, Hsiang-Hsin Chen, Xike Tian, Yeukuang Hwu, Hideo Yokota, Giorgio Margaritondo, Tetsuya Ishikawa, and Yoshiki Kohmura
Optics Express  Published: October 12, 2026
DOI:https://doi.org/10.1364/OE.601468

Abstract

We present two key achievements along the path towards widespread applications of nanometer-accuracy X-ray lightsheet microscopy. First, the thin volume of the X-ray lightsheet excitation eliminated the need for blinking scintillating nanoparticles (SciNPs) or fluorophores – typically required for super-resolution localization. This notably increased the reliability in localization analysis on the distribution of densely populated SciNPs on the surface of a silica microsphere. Second, we specifically achieved nanometer-level position accuracy in both axial (2 nm) and lateral (7 nm) coordinates using a three-dimensional localization method.

0403電子応用
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