每种植物、动物和人都是由微小、特化细胞组成的丰富微观世界。这些细胞本身就是一个世界，每个细胞都有肉眼无法看到的独特部分和过程。

能够以纳米分辨率观察这些微观构件的内部运作而不损害其精密的细胞器一直是一个挑战，但来自美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室不同学科的科学家已经找到了一种使用多种技术对单个细胞进行成像的有效方法。

捕捉这些图像的迷人过程发表在《通讯生物学》杂志上。

能够以纳米分辨率了解细胞内部结构、化学物质和蛋白质在细胞内相互作用的方式以及这些相互作用如何指示某些生物过程，对医学、农业和许多其他重要领域具有重要意义。这项工作还为更好的生物成像技术和优化生物成像的新仪器铺平了道路。

布鲁克海文实验室结构生物学家刘群表示： “研究人体细胞及其内部的细胞器令人兴奋，但我们的结合硬X射线计算机断层扫描和X射线荧光成像的多模式方法有很多机会可以受益。

“我们可以研究致病真菌或有益细菌。我们不仅能够看到这些微生物的结构，还能够看到细胞以不同方式相互作用时发生的化学过程。”

拔出生命的基石之一

在研究人员开始成像之前，他们面临的最大挑战之一就是准备样本本身。研究小组决定使用来自人类胚胎肾 (HEK) 293 系的细胞。众所周知，这些细胞易于生长，但难以进行多次 X 射线测量。尽管它们非常小，但细胞很容易受到 X 射线引起的损伤。

科学家们经过了多步的精心处理，使样本更加坚固。他们使用多聚甲醛以化学方式保存细胞结构，然后让机器人快速冷冻样本，方法是将样本放入液态乙烷中，再将其转移到液氮中，最后冷冻干燥以去除水分，但保持细胞结构。