冷凍電鏡技術揭示生物分子細節：冷凍電鏡可以通過揭示細胞里發生的生命過程細節，幫助人們了解很多有意思的生物學現象。比如，我們吃辣椒會覺得辣，是因為辣椒里有一種叫做辣椒素的小分子。辣椒素與位于舌頭神經末梢的膜蛋白TPRV1結合，打開膜蛋白上的一個通道，讓細胞膜外面的離子向細胞膜內部流動，這樣微小的流動產生的電流通過神經纖維較終傳遞到我們的大腦，讓我們感受到辣的感覺。2013年，科學家利用冷凍電鏡技術，以近原子分辨率解析了膜蛋白TRPV1的通道結構，以及它與辣椒素相互結合的結構。人們由此了解到，實際上是由于辣椒素結合到4個亞基所組成的通道膜蛋白上把孔道撐開，才使得離子可以穿透。冷凍電鏡技術，是用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣及傳輸技術。廈門快速冷凍顯微鏡技術平臺

冷凍電子顯微鏡技術中電子斷層掃描重構技術：電子斷層掃描技術是從一個物體的投影圖像重構獲得物體內部結構的技術，通過獲取同一物體的多個連續角度下的二維投影圖來反向重構它的三維結構。簡單地說，電子斷層掃描技術就是將一個物體(樣品)沿著一個與電子束垂直的軸旋轉，每旋轉一個角度，采集這個物體在相對應方向上的二維投影像，通過對這些二維投影圖的處理(相互配準)，將不同角度的二維投影圖反向重構(如加權背投影等方法)，獲得樣品整體三維結構的技術。電子斷層成像適合于在納米級尺度上研究不具有結構均一性的蛋白、病毒、細胞器以及它們之間組成的復合體的三維結構。與電子晶體學和單顆粒技術相比，這種技術無需樣品顆粒具有結構同一性，也不強調樣品具有一定的對稱性。因此，雖然目前電子斷層成像所獲得的結構的分辨率(約4~10納米)不能與以上兩種技術相比，但其在研究非定形、不對稱和不具全同性的生物樣品的三維結構和功能中有著不可替代的作用。廈門快速冷凍顯微鏡技術平臺基于結構的藥物設計已經逐漸成為藥物開發設計的主流，與此同時冷凍電鏡技術也在蓬勃發展。

冷凍電鏡技術是什么呢？冷凍電鏡用于生物樣品三維結構解析，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。冷凍電鏡單顆粒分析技術（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存在于無定形冰中，然后進行冷凍樣品的篩選、數據收集和三維結構解析，從而獲得高分辨率的生物分子結構。冷凍電鏡單顆粒分析技術能夠從分子層面進行詳細的研究，解析基于結構的藥物研發的分子基礎，而冷凍電子斷層掃描能夠從亞細胞水平觀察目標分子在原位細胞環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一步確認基于結構的藥物研究的可靠性。微晶電子衍射不只能夠進行小分子微晶結構解析，也可與現有技術互補，進行生物大分子及其復合物的微晶結構解析。

冷凍電鏡技術也正在成為助力醫藥研發的有力手段。依托對蛋白質結構的理解，科學家正在開發更有效的治Ca藥、打菌素、止痛藥、麻醉劑等。中國過去10多年里，建成了世界上較大的冷凍電鏡設施。中國的科學家，也在冷凍電鏡領域取得了很多舉世矚目的成就，引起了世界的普遍關注。比如清華大學的施一公團隊，對老年癡呆癥相關的重要蛋白質結構進行了解析，對于我們理解它的發病機理甚至開發重要治療方法有重要意義。他們對剪接體復合體一系列結構的研究幫助我們理解細胞的演化、細胞的基因調控和其他一些相關疾病有著重要意義。2019年，中國科學家利用冷凍電鏡技術解析到世界上目前分辨率較高的豬瘟病毒結構，這對我們了解該病毒的發病機理，以及如何更好開發疫苗具有重要意義。冷凍電鏡技術主要應用在單個蛋白質分子結構的分析方面。

冷凍電鏡技術測定結構的幾種方法：X射線晶體學、NMR、和冷凍電鏡技術各有優缺點，將這幾種方法結合共同研究結構與功能將使結構生物學家對所研究的分子有更為全部的理解，而這些信息是單用任何一個方法所無法獲得的。將X射線晶體模型與經電鏡獲得的密度圖重合可以對電鏡三維重構的結構作更詳盡的解釋，例如將牛的水通道（AQP1,與人的有90%同源性）的高分辨率的晶體結構與先前用冷凍電鏡技術重構出來的人的中等分辨率水通道的三維結構進行比較，可以進一步確定冷凍電鏡獲得的中等分辨率的結構，同時也顯示出了冷凍電鏡技術的優勢和局限性。另一方面，較低分辨率的電鏡三維重構模型可以用來解釋病毒或大分子的晶體結構。而且，將X射線晶體的精細結構與冷凍電鏡的重構模型結合構建生物大分子復合物在發揮功生物學功能過程中出現的構像變化模型。這很大程度增加了我們對于復雜分子的活動機制的理解。電子顯微技術，成像技術，計算機技術，生物信息技術等不同學科的結合，將為我們提供研究生命現象與本質的強有力的手段。冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優點：冷凍蝕刻的樣品，經鉑、碳噴鍍而制備的復型膜具有很強的立體感。廈門快速冷凍顯微鏡技術平臺

將冷凍樣品保持低溫放置在透射電子顯微鏡下觀察，從而獲得生物大分子的結構，被稱為冷凍電鏡技術。廈門快速冷凍顯微鏡技術平臺

單顆粒冷凍電鏡技術的圖像處理技術：經過多年的發展，目前冷凍電鏡的數據處理部分主要包含了以下的流程：(1)襯度傳遞函數的修正(CTFcorrection)；(2)樣品分子投影數據的篩選(particleselection)；(3)二維投影數據的分類和降噪(2Danalysis)；(4)三維模型的重構和優化(3Dreconstructionandrefinement)；(5)多重構象的結構分析(heterogeneityanalysis)；(6)對重建結構分辨率的分析(structureresolutionassessment)；(7)結合生物化學原理和實驗數據對三維結構的解讀(modelinterpretationandvalidation)。廈門快速冷凍顯微鏡技術平臺

上海司鼎生物科技有限公司是一家從事免疫印跡（WB)技術服務，熒光定量PCR技術服務，膜片鉗電生理技術服務，在體光纖成像記錄技術服務研發、生產、銷售及售后的服務型企業。公司坐落在放鶴路1088號，成立于2016-06-07。公司通過創新型可持續發展為重心理念，以客戶滿意為重要標準。公司主要經營免疫印跡（WB)技術服務，熒光定量PCR技術服務，膜片鉗電生理技術服務，在體光纖成像記錄技術服務等產品，產品質量可靠，均通過醫藥健康行業檢測，嚴格按照行業標準執行。目前產品已經應用與全國30多個省、市、自治區。上海司鼎生物科技有限公司每年將部分收入投入到免疫印跡（WB)技術服務，熒光定量PCR技術服務，膜片鉗電生理技術服務，在體光纖成像記錄技術服務產品開發工作中，也為公司的技術創新和人材培養起到了很好的推動作用。公司在長期的生產運營中形成了一套完善的科技激勵政策，以激勵在技術研發、產品改進等。上海司鼎生物科技有限公司嚴格規范免疫印跡（WB)技術服務，熒光定量PCR技術服務，膜片鉗電生理技術服務，在體光纖成像記錄技術服務產品管理流程，確保公司產品質量的可控可靠。公司擁有銷售/售后服務團隊，分工明細，服務貼心，為廣大用戶提供滿意的服務。