冷凍電鏡技術(shù)是在20世紀(jì)70年代提出的，早在20世紀(jì)70年代科學(xué)家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結(jié)構(gòu)，頭次提出了冷凍電鏡技術(shù)的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發(fā)展：冷凍電鏡到底是什么?從上世紀(jì)70年代興起至今，冷凍電子顯微技術(shù)(cryo-EM)已經(jīng)跨越了40多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構(gòu)算法等關(guān)鍵性技術(shù)的突破。通俗而言，冷凍電鏡就是在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡之上，加上了低溫傳輸系統(tǒng)和冷凍防污染系統(tǒng)。冷凍電鏡技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：更接近天然狀態(tài)，不需要蛋白質(zhì)結(jié)晶。廣州Cryo-TEM技術(shù)平臺(tái)

冷凍電鏡技術(shù)也正在成為助力醫(yī)藥研發(fā)的有力手段。依托對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解，科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)更有效的治Ca藥、打菌素、止痛藥、麻醉劑等。中國(guó)過(guò)去10多年里，建成了世界上較大的冷凍電鏡設(shè)施。中國(guó)的科學(xué)家，也在冷凍電鏡領(lǐng)域取得了很多舉世矚目的成就，引起了世界的普遍關(guān)注。比如清華大學(xué)的施一公團(tuán)隊(duì)，對(duì)老年癡呆癥相關(guān)的重要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，對(duì)于我們理解它的發(fā)病機(jī)理甚至開(kāi)發(fā)重要治療方法有重要意義。他們對(duì)剪接體復(fù)合體一系列結(jié)構(gòu)的研究幫助我們理解細(xì)胞的演化、細(xì)胞的基因調(diào)控和其他一些相關(guān)疾病有著重要意義。2019年，中國(guó)科學(xué)家利用冷凍電鏡技術(shù)解析到世界上目前分辨率較高的豬瘟病毒結(jié)構(gòu)，這對(duì)我們了解該病毒的發(fā)病機(jī)理，以及如何更好開(kāi)發(fā)疫苗具有重要意義。廣州Cryo-TEM技術(shù)平臺(tái)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。

冷凍電鏡技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：1、更接近天然狀態(tài)：電子斷層成像技術(shù)則可用來(lái)研究一定厚度的亞細(xì)胞器在天然狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不需要蛋白質(zhì)結(jié)晶。2、適用研究對(duì)象普遍：冷凍電鏡單粒子法既可以對(duì)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的大分子進(jìn)行研究，也適合于研究結(jié)構(gòu)不規(guī)則的大分子復(fù)合物，對(duì)于分子量的上限沒(méi)有限制，理論上>100kD的分子在成像技術(shù)能夠保證的情況下可以形成足夠的對(duì)比以進(jìn)行圖像校正。冷凍電鏡技術(shù)作為一種重要的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究方法，它與X射線晶體學(xué)、核磁共振一起構(gòu)成了結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟之樣品制備：用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。生物樣品是在高真空的條件下成像的，所以樣品的制備既要能夠保持本身的結(jié)構(gòu)又能抗脫水、電子輻射。現(xiàn)在普遍采用的方法是通過(guò)快速冷凍使含水樣品中的水處于玻璃態(tài)，也就是在親水的支持膜上將含水樣品包埋在一層較樣品略高的薄冰內(nèi)。冰的結(jié)構(gòu)多種多樣，包括六角形冰、立方體冰等，其物理狀態(tài)與冷凍速率有關(guān)。若要形成玻璃態(tài)(即無(wú)定形態(tài))的冰，需要冷凍速率達(dá)到每秒鐘104攝氏度。此時(shí)，冰的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)各向同性，不會(huì)因成像角度不同而導(dǎo)致圖像產(chǎn)生偏差。該方法有兩個(gè)步驟:一是將樣品在載網(wǎng)上形成一薄層水膜:二是將第步獲得的含水薄膜樣品快速冷凍。在多數(shù)情況下，用手工將載網(wǎng)迅速浸入液氮內(nèi)可使水冷凍成為玻璃態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)在于將樣品保持在接近生活狀態(tài)，不會(huì)因脫水而變形，同時(shí)可以減少輻射損傷。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。

什么是冷凍電鏡技術(shù)？冷凍電鏡技術(shù)，全稱是冷凍電子顯微鏡技術(shù)，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術(shù)。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，它與X射線晶體學(xué)、核磁共振一起構(gòu)成了高分辨率結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。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)。根據(jù)諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)的說(shuō)法，冷凍電鏡技術(shù)使生物分子成像，變得更加簡(jiǎn)單，把生物化學(xué)帶入了一個(gè)新紀(jì)元。這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)確定，溶液中生物分子的高清晰度結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)其實(shí)比較抽象，一直以來(lái)它主要的問(wèn)題是其圖像噪音極高、信號(hào)極低，研究的目標(biāo)是從中提取近原子分辨率的結(jié)構(gòu)信息。可以形象的比喻為在一個(gè)機(jī)器轟鳴的工廠，監(jiān)測(cè)一只螞蟻爬行的聲音。冷凍電鏡的目標(biāo)，就是要完成這項(xiàng)艱巨的任務(wù)。因此，可見(jiàn)這項(xiàng)技術(shù)成果的科學(xué)價(jià)值。冷凍電鏡技術(shù)助力快速、高效的新藥研發(fā)。廣州Cryo-TEM技術(shù)平臺(tái)

冷凍電鏡技術(shù)，是用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣及傳輸技術(shù)。廣州Cryo-TEM技術(shù)平臺(tái)

冷凍電子顯微技術(shù)的發(fā)展與完善經(jīng)歷了復(fù)雜而艱辛的探索，下面，我們將深入解析冷凍電子顯微鏡的工作原理、流程與儀器結(jié)構(gòu)，揭開(kāi)它的廬山真面目。樣品制備：樣品快速冷凍技術(shù)：樣品的原位冷凍固定處理是低溫電子顯微鏡標(biāo)本制備的開(kāi)始。冷凍電鏡采用的快速冷凍技術(shù)關(guān)鍵在于“快速”。這是由于：采用常規(guī)冷凍手段，水分子會(huì)在氫鍵作用下形成冰晶，一來(lái)會(huì)改變樣品結(jié)構(gòu)，二來(lái)在成像過(guò)程中，冰晶體會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電子衍射掩蓋樣品信號(hào)。而當(dāng)冷凍速率足夠快時(shí)，水分子在形成晶體之前就會(huì)凝固成無(wú)定形的玻璃態(tài)冰，具有非晶態(tài)特性，保證了在電子束探測(cè)成像的過(guò)程中不會(huì)對(duì)樣品成像造成干擾。冷凍固定時(shí)，樣品首先放置在由液氮冷卻的容器中，隨后被快速浸入液態(tài)乙烷中。采用液態(tài)乙烷作為冷凍劑的目的是為了使冷凍速率足夠快，在冷凍過(guò)程中，樣品將以每秒104至106K的速度被快速冷卻。生物樣品中的水被玻璃化冷凍后，樣品結(jié)構(gòu)就得到了保持和固定，同時(shí)玻璃化冰也不會(huì)在真空環(huán)境中揮發(fā)，在一定程度上保護(hù)了樣品免受電子輻射的損傷。廣州Cryo-TEM技術(shù)平臺(tái)

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