Soft X-Ray Nanotomography of Cryo Specimens

冷冻标本的软 X 射线纳米断层扫描

基本信息

  • 批准号:
    9986819
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 66.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2000-03-15 至 2003-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT9986819Chris J. JacobsenSUNY Stony BrookSoft X-ray Nanotomography of Cryo Specimens High resolution imaging has led to dramatic advances in understanding the molecular machinery of cells. Visible light microscopy can be used to observe molecular traffic in living cells at a resolution of a twentieth to a hundredth of a cell diameter. Electron microscopy can be used to observe the location of antibody-tagged labels in tissue sections at a size scale corresponding to several protein macromolecules. X-ray crystallography can be used to study individual proteins or viruses at close to atomic resolution. Amongst these powerful approaches, soft x-ray microscopy provides new opportunities for imaging whole, wet cells. Samples suitable for soft x-ray microscopy can be 10-50 times thicker than electron microscopy samples. The soft x-ray microscope can obtain a resolution of 3-10 times that of visible light microscopy, and offers the possibility of observing the different bonding states of organic molecules. To fully exploit this potential, methods for tomographic imaging of frozen hydrated cells are required. With support from the National Science Foundation, a transmission x-ray microscope that is able to image frozen hydrated biological specimens has been developed. The first results from this microscope have yielded a 100x100x250 nm image of a fibroblast cell. This image was obtained by rotating the specimen through the depth of focus of a zone plate lens. This award will make it possible to extend the resolution of this approach. To achieve this higher resolution, it is necessary to circumvent the intrinsic limit of the depth of focus of high resolution, high numerical aperture optics. This will be done by adopting well-developed methods of diffraction tomography to record a hologram at each tomographic tilt and obtain a three dimensional reconstruction by backpropagation. Experimentally, this award will fund the development of a high tilt cryogenic transfer specimen holder in a motorized goniometer system. The holograms obtained will be magnified onto a CCD camera using a Fresnel zone plate. By using this approach, it will be possible to obtaining tomographic datasets of 5 to 10 micrometer thick frozen hydrated specimens at the resolution limit of available zone plates: 30 nm at present, and 10-20 nm in the future. Development of this instrumentation will provide biologists with intermediate resolution information on the three dimensional organization of structures in a cell that are difficult to fluorescently label. These images will provide new insights into cell function. This award will also support the training of physics students in biological imaging.
克里斯·J·雅各布森纽约州立大学石材布鲁克索夫特冷冻标本的X射线纳米层析成像高分辨率成像在理解细胞的分子机制方面取得了巨大的进步。可见光显微镜可以用来观察活细胞中的分子交通,分辨率为细胞直径的二十分之一到百分之一。电子显微镜可以用来观察抗体标记的标记在组织切片中的位置,其大小与几个蛋白质大分子相对应。X射线结晶学可以用来研究单个蛋白质或病毒,其分辨率接近原子分辨率。在这些强大的方法中,软X射线显微镜为完整、潮湿的细胞成像提供了新的机会。适用于软X射线显微镜的样品可以比电子显微镜样品厚10-50倍。软X射线显微镜的分辨率是可见光显微镜的3-10倍,为观察有机分子的不同成键状态提供了可能。为了充分开发这一潜力,需要对冷冻的水化细胞进行断层成像。在国家科学基金会的支持下,一种能够对冷冻水合生物标本成像的透射式X射线显微镜已经开发出来。这台显微镜的第一批结果已经产生了成纤维细胞的100x100x250 nm的图像。这幅图像是通过波带片透镜的焦深旋转样品获得的。这项裁决将使延长这一办法的决议成为可能。为了达到更高的分辨率,有必要绕过高分辨率、高数值孔径光学系统的焦深限制。这将通过采用成熟的衍射层析成像方法来实现,在每次层析倾斜时记录全息图,并通过反向传播获得三维重建。在实验方面,该奖项将资助开发电动测角仪系统中的高倾斜低温转移样品架。获得的全息图将被放大到使用菲涅耳波带片的CCD相机上。利用这种方法,将有可能获得5-10微米厚的冷冻水化样品的层析数据集,其分辨率极限为:目前为30 nm,未来为10-20 nm。这种仪器的发展将为生物学家提供关于细胞中难以荧光标记的结构的三维组织的中等分辨率信息。这些图像将提供对细胞功能的新见解。该奖项还将支持对物理学学生进行生物成像方面的培训。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Chris Jacobsen其他文献

Visualizing Structure and Elemental Content in Complex Materials and Biological Samples by Hard X-ray Microscopy
通过硬 X 射线显微镜可视化复杂材料和生物样品中的结构和元素含量
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    S. Vogt;S. Gleber;D. Vine;L. Trahey;L. Finney;J. Ward;J. Maser;Barry P. Lai;Chris Jacobsen;Lee Makowski;M. D. D. Jonge;M. Krejci;Derk Joester
  • 通讯作者:
    Derk Joester
Imaging at arm's length
在手臂长度处成像
  • DOI:
    10.1038/nphys230
  • 发表时间:
    2006-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.400
  • 作者:
    Chris Jacobsen
  • 通讯作者:
    Chris Jacobsen
Refractive index.
  • DOI:
    10.1515/iupac.48.0025
  • 发表时间:
    1946
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chris Jacobsen
  • 通讯作者:
    Chris Jacobsen
A numerical study of resolution and contrast in soft X‐ray contact microscopy
软 X 射线接触显微镜分辨率和对比度的数值研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    1998
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Y. Wang;Chris Jacobsen
  • 通讯作者:
    Chris Jacobsen
In-pixel AI for lossy data compression at source for X-ray detectors
用于 X 射线探测器源头有损数据压缩的像素内 AI

Chris Jacobsen的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Chris Jacobsen', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Nanoscale Investigations of Marine Organic Matter Diagenesis
合作研究:海洋有机质成岩作用的纳米研究
  • 批准号:
    0221029
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GOALI: High resolution diffractive x-ray optics
GOALI:高分辨率衍射 X 射线光学器件
  • 批准号:
    0099893
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Soft X-ray Nanotomography of Cryo Specimens
冷冻标本的软 X 射线纳米断层扫描
  • 批准号:
    9605045
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
High Resolution Diffractive x-ray Optics and Soft x-ray Nanotomography
高分辨率衍射 X 射线光学和软 X 射线纳米断层扫描
  • 批准号:
    9510499
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Presidential Faculty Fellow: X-Ray Optics
校长研究员:X 射线光学
  • 批准号:
    9253618
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Development of Phase Contrast X-ray Microscopy
相差X射线显微镜的发展
  • 批准号:
    9112062
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

同步X-ray成像对调控自噬的联合疗法抗三阴性乳腺癌机制研究
  • 批准号:
    22ZR1470600
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于时空信息融合的2D X-ray到3D CT图像配准实时引导肺癌放疗研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
CAT、DSA、x-ray与解剖技术相结合确立小腿后外侧皮支链皮瓣血管构筑
  • 批准号:
    31860294
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    42.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于可见光/X-ray双模式成像的稻穗产量性状无损解析
  • 批准号:
    31600287
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Ray非异矩阵的禁用结构
  • 批准号:
    11571075
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于探针光调制的皮秒时间分辨X-ray探测方法实验研究
  • 批准号:
    11305259
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
同步辐射X-ray细胞显微成像方法学研究及在细胞信号转导途径研究中的应用
  • 批准号:
    11179004
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    240.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
X-ray 成像技术在超小束团尺寸和发射度测量中的研究
  • 批准号:
    11105212
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
聚左旋乳酸及其共混物纤维成型过程中多级微观结构的形成和演变机理:原位X-ray研究
  • 批准号:
    11179031
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
矩阵定性分析中Ray非异及复符号非异矩阵的特征刻画
  • 批准号:
    11101088
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

RII Track-4:NSF: Design of zeolite-encapsulated metal phthalocyanines catalysts enabled by insights from synchrotron-based X-ray techniques
RII Track-4:NSF:通过基于同步加速器的 X 射线技术的见解实现沸石封装金属酞菁催化剂的设计
  • 批准号:
    2327267
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RII Track-4:@NASA: Bluer and Hotter: From Ultraviolet to X-ray Diagnostics of the Circumgalactic Medium
RII Track-4:@NASA:更蓝更热:从紫外到 X 射线对环绕银河系介质的诊断
  • 批准号:
    2327438
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
X-ray photoelectron spectrometer (XPS)
X射线光电子能谱仪(XPS)
  • 批准号:
    525733742
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Diffractometer for time-resolved in-situ high temperature powder diffraction and X-ray reflectivity
用于时间分辨原位高温粉末衍射和 X 射线反射率的衍射仪
  • 批准号:
    530760073
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Using soft X-ray coherent diffraction imaging to study and tailor the formation of superfluid helium droplets and quantum vortices within them
使用软 X 射线相干衍射成像来研究和定制超流氦液滴及其内部量子涡旋的形成
  • 批准号:
    23K28359
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
X-ray absorption spectrometer
X射线吸收光谱仪
  • 批准号:
    537544951
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
STTR Phase I: High-Sensitivity Flexible Quantum Dots/Graphene X-Ray Detectors and Imaging Systems
STTR 第一阶段:高灵敏度柔性量子点/石墨烯 X 射线探测器和成像系统
  • 批准号:
    2322053
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of highly efficient and stable photon-counting type X-ray detectors using single crystal metal halide perovskite semiconductors
利用单晶金属卤化物钙钛矿半导体开发高效稳定的光子计数型X射线探测器
  • 批准号:
    24K15592
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
BETTERXPS - Tackling the Peak Assignment Problem in X-ray Photoelectron Spectroscopy with First Principles Calculations
BETTERXPS - 通过第一原理计算解决 X 射线光电子能谱中的峰分配问题
  • 批准号:
    EP/Y036433/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Research Grant
Instrument Development: A lab-scale soft X-ray microscope for biological systems
仪器开发:用于生物系统的实验室规模软 X 射线显微镜
  • 批准号:
    EP/Z53108X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.2万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了