應(yīng)用分享丨冷凍技術(shù)在Talos F200系列材料電鏡上的應(yīng)用—三維重構(gòu)
在材料類透射電鏡(TEM)中對(duì)電子束敏感材料實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)較為困難。主要原因是電子束會(huì)破壞樣品,導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。低溫是解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法,通過(guò)搭配冷凍樣品桿,將樣品置于低溫條件,即可有效減輕電子束對(duì)樣品的損傷,從而幫助我們采集到足夠的圖像實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)。
因?yàn)門(mén)alos F200系列材料透射電鏡具有大極靴間距,低劑量模式和賽默飛三維重構(gòu)全套解決方案(包括自動(dòng)化三維重構(gòu)數(shù)據(jù)采集軟件,數(shù)據(jù)對(duì)中重構(gòu)軟件Inspect3D和數(shù)據(jù)渲染軟件Avizo),所以只需配備相應(yīng)的冷凍三維重構(gòu)樣品桿即可升級(jí)實(shí)現(xiàn)低溫冷凍狀態(tài)下的三維重構(gòu)。
圖1是在透射電鏡Talos F200系列透射電鏡上利用冷凍樣品桿觀察到的脂質(zhì)體。脂質(zhì)體是目前藥物輸送系統(tǒng)中研究極為廣泛的納米藥物載體,它是由磷脂和膽固醇組成的脂質(zhì)雙分子層所構(gòu)成的封閉囊泡。脂質(zhì)體具有類生物膜結(jié)構(gòu),可包封水溶性和脂溶性藥物。其選擇性高、無(wú)毒性、無(wú)免疫原性、適于生物體內(nèi)降解。脂質(zhì)體作為藥物載體,具有高度的靶向性、能有效保護(hù)被包裹藥物并可控釋緩釋藥物、顯著提高藥物治療指數(shù)、降低藥物的不良反應(yīng)。脂質(zhì)體的原始形態(tài)的保存對(duì)溫度和濕度都有較高的要求。如今通過(guò)冷凍樣品桿冷凍轉(zhuǎn)移的方式,即可在Talos F200系列材料透射電鏡中觀察脂質(zhì)體樣品,并獲得良好的圖像襯度。

圖1. 在Talos F200系列透射電鏡上搭配冷凍樣品桿采集的脂質(zhì)體TEM明場(chǎng)像
進(jìn)一步利用Talos電鏡的大間距極靴,可以實(shí)現(xiàn)-70~70°的大角度傾轉(zhuǎn),從而完成三維重構(gòu)數(shù)據(jù)的采集。在此過(guò)程中,樣品全程冷凍在-170℃以下玻璃態(tài)冰層中,從而顯著減輕了電子束對(duì)樣品的損傷,為探索脂質(zhì)體的三維結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。之后再利用Inspect 3D軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)中重構(gòu),Avizo軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)渲染,即可真實(shí)還原脂質(zhì)體的三維結(jié)構(gòu)。
Talos F200系列材料電鏡還可配備對(duì)稱分布的能譜探頭,可以實(shí)現(xiàn)能譜三維重構(gòu),獲得樣品中元素的三維分布。冷凍技術(shù),低劑量模式,圖像和能譜三維重構(gòu)技術(shù)的碰撞,為我們提供了更多的可能性,拓寬了材料類透射電鏡的應(yīng)用場(chǎng)景。
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