冷凍電鏡技術(shù)的原理：透射電鏡成像過(guò)程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢(shì)密度分布函數(shù)沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上。1968年，AronKlug發(fā)現(xiàn)ZX截面定理，提出可以通過(guò)三維物體不同角度的二維投影在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行三維重構(gòu)來(lái)解析獲得物體的三維結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一原理，利用透射電鏡獲得生物樣品多個(gè)角度的放大電子顯微圖像，即有可能在計(jì)算機(jī)里重構(gòu)出它的三維空間結(jié)構(gòu)。在冷凍電子顯微學(xué)結(jié)構(gòu)解析的具體實(shí)踐中，依據(jù)不同生物樣品的性質(zhì)及特點(diǎn)，可以采取不同的顯微鏡成像及三維重構(gòu)方法。目前主要使用的幾種冷凍電子顯微學(xué)結(jié)構(gòu)解析方法包括：電子晶體學(xué)、單顆粒重構(gòu)技術(shù)、電子斷層掃描重構(gòu)技術(shù)等，它們分別針對(duì)不同的生物大分子復(fù)合體及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析。冷凍電子顯微鏡技術(shù)之樣品成像：低劑量輻照成像，普通樣品材料在進(jìn)行表征時(shí)，電子劑量越高成像質(zhì)量越好。南京Cryo-TEM技術(shù)服務(wù)公司

冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用情況：近年來(lái)，冷凍電鏡技術(shù)在全球范圍被大眾所熟知，并且被越來(lái)越多的學(xué)術(shù)界和跨國(guó)制藥企業(yè)所采用。在藥物研發(fā)方面，多個(gè)跨國(guó)公司已經(jīng)將冷凍電鏡技術(shù)用于藥物發(fā)現(xiàn)。雖然冷凍電鏡技術(shù)屬于前沿技術(shù)，但目前已經(jīng)有利用冷凍電鏡基于結(jié)構(gòu)研發(fā)的藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)。冷凍電鏡技術(shù)在藥品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)一步說(shuō)明該技術(shù)在藥品（生物制品）的質(zhì)量方面有前瞻性的意義。在回顧技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，也看到了未來(lái)冷凍電鏡技術(shù)在新藥研發(fā)方面的幾個(gè)前瞻方向。我們相信冷凍電鏡在基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)、生物制劑高級(jí)結(jié)構(gòu)表征、冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中的質(zhì)量控制中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。南京Cryo-TEM技術(shù)服務(wù)公司冷凍電鏡技術(shù)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)。

冷凍電鏡技術(shù)解析結(jié)構(gòu)主要風(fēng)險(xiǎn)在：A.樣品很不穩(wěn)定，樣品寄送過(guò)來(lái)的時(shí)候，已經(jīng)降解或者聚集，無(wú)法進(jìn)行后續(xù)處理；B.樣品在冷凍制樣的過(guò)程中，可能會(huì)被凍碎，從而無(wú)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(gè)復(fù)合體中有很強(qiáng)的柔性，從而經(jīng)過(guò)二維或者三維平均后，我們關(guān)心區(qū)域的分辨率會(huì)比較差甚至看不見(jiàn)，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(cè)到；F.對(duì)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(yàn)和充足的機(jī)時(shí)支持，不同的實(shí)驗(yàn)者，成功率可能差別很大。

冷凍電鏡技術(shù)未來(lái)之路在何方?除了蛋白等生物大分子外，生物樣品還有很重要的一面是細(xì)胞和組織。即使是目前有很多重要的蛋白結(jié)構(gòu)都得到了埃米級(jí)別的解析，但由于它們都是純化出來(lái)的，已經(jīng)脫離了原來(lái)位置，就如同一片樹(shù)葉脫離了大樹(shù)，研究的再深刻，目前也只是一葉遮目，不要說(shuō)推測(cè)這片樹(shù)葉在森林里的位置，即使是在哪顆特定大樹(shù)上的生長(zhǎng)部位和結(jié)構(gòu)都很難說(shuō)。因此解析細(xì)胞或組織這樣大尺度的高分辨精細(xì)結(jié)構(gòu)具有更普遍的生物學(xué)意義。冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法在分析具有同質(zhì)性結(jié)構(gòu)的樣品時(shí)表現(xiàn)出更方便、更優(yōu)異的成像能力。

冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)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(guò)冷凍電鏡技術(shù)在解析病毒結(jié)構(gòu)、推測(cè)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(gè)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(duì)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(diǎn)等精細(xì)結(jié)構(gòu)的物理表征與機(jī)理研究中也具有巨大的應(yīng)用潛力。冷凍電鏡技術(shù)，是一種重要的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究方法。南京Cryo-TEM技術(shù)服務(wù)公司

冷凍電鏡技術(shù)的研究，主要是冷凍成像和蛋白快速冷凍技術(shù)。南京Cryo-TEM技術(shù)服務(wù)公司

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié)：冷凍電鏡可以通過(guò)揭示細(xì)胞里發(fā)生的生命過(guò)程細(xì)節(jié)，幫助人們了解很多有意思的生物學(xué)現(xiàn)象。比如，我們吃辣椒會(huì)覺(jué)得辣，是因?yàn)槔苯防镉幸环N叫做辣椒素的小分子。辣椒素與位于舌頭神經(jīng)末梢的膜蛋白TPRV1結(jié)合，打開(kāi)膜蛋白上的一個(gè)通道，讓細(xì)胞膜外面的離子向細(xì)胞膜內(nèi)部流動(dòng)，這樣微小的流動(dòng)產(chǎn)生的電流通過(guò)神經(jīng)纖維較終傳遞到我們的大腦，讓我們感受到辣的感覺(jué)。2013年，科學(xué)家利用冷凍電鏡技術(shù)，以近原子分辨率解析了膜蛋白TRPV1的通道結(jié)構(gòu)，以及它與辣椒素相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)。人們由此了解到，實(shí)際上是由于辣椒素結(jié)合到4個(gè)亞基所組成的通道膜蛋白上把孔道撐開(kāi)，才使得離子可以穿透。南京Cryo-TEM技術(shù)服務(wù)公司