莆田快速冷凍顯微鏡技術(shù)平臺

冷凍電鏡是什么？冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用：冷凍電鏡主要用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣和傳輸技術(shù)，英文名Cryo-SEM，利用冷凍電鏡技術(shù)可實現(xiàn)直接觀察液體和半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。尤其是在戴口罩戴口罩中，利用冷凍電鏡技術(shù)可解析病毒結(jié)構(gòu)、推測其侵染人體細(xì)胞的路徑等傳播原理發(fā)揮了重要作用，為人類攻堅戴口罩防護(hù)、研發(fā)疫苗提供了重要的理論依據(jù)。冷凍電鏡是什么？樣品經(jīng)過很低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣（噴金/噴碳）等處理后，通過冷凍傳輸系統(tǒng)放入電鏡內(nèi)的冷臺（溫度可至-185℃）即可進(jìn)行觀察。其中，快速冷凍技術(shù)可使水在低溫狀態(tài)下呈玻璃態(tài)，減少冰晶的產(chǎn)生，從而不影響樣品本身結(jié)構(gòu)，冷凍傳輸系統(tǒng)保證在低溫狀態(tài)下對樣品進(jìn)行電鏡觀察。冷凍電子顯微技術(shù)學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電子顯微鏡成像。莆田快速冷凍顯微鏡技術(shù)平臺

冷凍電鏡技術(shù)是什么呢？冷凍電鏡用于生物樣品三維結(jié)構(gòu)解析，包含單顆粒分析、微晶電子衍射和冷凍電子斷層掃描3種技術(shù)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)（cryo-EMSPA）是一種以單顆粒形式分析生物分子組裝的新方法，通過將負(fù)染電鏡篩選獲得的合適濃度的生物分子樣品快速冷凍，使生物大分子以近天然狀態(tài)存在于無定形冰中，然后進(jìn)行冷凍樣品的篩選、數(shù)據(jù)收集和三維結(jié)構(gòu)解析，從而獲得高分辨率的生物分子結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)能夠從分子層面進(jìn)行詳細(xì)的研究，解析基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)的分子基礎(chǔ)，而冷凍電子斷層掃描能夠從亞細(xì)胞水平觀察目標(biāo)分子在原位細(xì)胞環(huán)境中的作用位點和作用機制，相信在不久的將來能夠用于進(jìn)一步確認(rèn)基于結(jié)構(gòu)的藥物研究的可靠性。微晶電子衍射不只能夠進(jìn)行小分子微晶結(jié)構(gòu)解析，也可與現(xiàn)有技術(shù)互補，進(jìn)行生物大分子及其復(fù)合物的微晶結(jié)構(gòu)解析。蕪湖TEM技術(shù)平臺冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟樣品制備注意：用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。

冷凍電鏡技術(shù)解析結(jié)構(gòu)主要風(fēng)險在：A.樣品很不穩(wěn)定，樣品寄送過來的時候，已經(jīng)降解或者聚集，無法進(jìn)行后續(xù)處理；B.樣品在冷凍制樣的過程中，可能會被凍碎，從而無法進(jìn)行后續(xù)處理；C.樣品純度可能很好，但是均一度很差，從而難以獲得樣品的高分辨結(jié)構(gòu)；D.我們關(guān)心的區(qū)域可能在整個復(fù)合體中有很強的柔性，從而經(jīng)過二維或者三維平均后，我們關(guān)心區(qū)域的分辨率會比較差甚至看不見，達(dá)不到我們的預(yù)期；E.一些配體，比如藥物前體分子，分子量太小，不一定能在電鏡的密度圖中觀測到；F.對于合適的樣品，我們冷凍制樣需要優(yōu)化的參數(shù)有很多，包括樣品濃度的優(yōu)化，blottime的優(yōu)化，溫度的優(yōu)化，grid規(guī)格（銅網(wǎng)或者金網(wǎng)）的優(yōu)化等一系列條件的優(yōu)化。因此冷凍電鏡制樣需要豐富的經(jīng)驗和充足的機時支持，不同的實驗者，成功率可能差別很大。

冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用場景：冷凍電鏡主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)生物學(xué)和材料科學(xué)當(dāng)中，如在2020戴口罩戴口罩中研究人員通過冷凍電鏡技術(shù)在解析病毒結(jié)構(gòu)、推測其侵染人體細(xì)胞的路徑等傳播原理發(fā)揮了重要作用，研究人員將戴口罩的結(jié)構(gòu)與其他幾種冠狀病毒進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)2019-nCoV的S蛋白整體結(jié)構(gòu)與SARS病毒S蛋白的整體結(jié)構(gòu)相似，各個結(jié)構(gòu)之間具有高度同源性。在材料科學(xué)的應(yīng)用中，冷凍電鏡技術(shù)在一些對電子束、熱敏感材料，如鈣鈦礦材料、某些高分子材料、水凝膠、量子點等精細(xì)結(jié)構(gòu)的物理表征與機理研究中也具有巨大的應(yīng)用潛力。冷凍電鏡技術(shù)的基本原理利用快速冷凍技術(shù)將其瞬間冷凍至液氮溫度下。

冷凍電鏡技術(shù)的儀器結(jié)構(gòu)：（1）圖像記錄系統(tǒng)：收集來自樣品的電子信號，在熒光屏上形成圖像。（2）電子槍：產(chǎn)生電子束的部分，聚光鏡系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電子束聚焦到樣本樣品上。（3）圖像生成系統(tǒng)：由物鏡，中間和投影儀鏡頭以及可移動平臺組成。冷凍電鏡已經(jīng)能解析出生物大分子的原子級分辨率（0.2-0.3nm）結(jié)構(gòu)，但是這一結(jié)果離物理極限還有較大距離。長久以來，冷凍電鏡在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域取得了巨大成功，目前，多構(gòu)象蛋白的三維分類問題和生物大分子的動力學(xué)分析依然是充滿挑戰(zhàn)的研究方向，新型的算法發(fā)展也將主要圍繞這些問題展開。而作為一種低信號源激發(fā)測試技術(shù)，冷凍電鏡技術(shù)在一些對電子束、熱敏感材料，如鈣鈦礦材料、某些高分子材料、水凝膠、量子點等精細(xì)結(jié)構(gòu)的物理表征與機理研究中也具有巨大的應(yīng)用潛力。他山之石，可以攻玉。隨著硬件設(shè)備與模擬算法的改進(jìn)，這項帶著結(jié)構(gòu)生物化學(xué)研究邁入新紀(jì)元的技術(shù)，未來必定擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。冷凍電鏡技術(shù)主要應(yīng)用在單個蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的分析方面。湖州透射電鏡技術(shù)哪家好

冷凍電鏡技術(shù)的獨特優(yōu)勢：適合于研究結(jié)構(gòu)不規(guī)則的大分子復(fù)合物，對于分子量的上限沒有限制。莆田快速冷凍顯微鏡技術(shù)平臺

冷凍電鏡技術(shù)基本原理之三維冷凍電鏡技術(shù)：樣品經(jīng)過在液氮中的冷凍固定，使得生物大分子中的H2O分子以玻璃態(tài)的形式存在，保持低溫，將樣品放入顯微鏡，高度相干的電子作為光源從上面照射下來，透過樣品和附近的冰層，受到散射，利用探測器和透鏡系統(tǒng)把散射的信號成像記錄下來，再進(jìn)行信號處理，較后利用三維重構(gòu)的技術(shù)得到樣品的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)的獨特優(yōu)勢分辨率高：光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2μm，透射電子顯微鏡的分辨率為0.2nm，透射電子顯微鏡在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上放大了1000倍。莆田快速冷凍顯微鏡技術(shù)平臺

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