冷凍電鏡技術(shù)近年來獲得了迅猛的發(fā)展，取得了許多具有重大意義的成果。冷凍電鏡將生物分子進行冷凍便可進行高分辨率成像，還具有分辨率高、更接近天然狀態(tài)、適用研究對象普遍等優(yōu)勢。同時，系統(tǒng)地綜述了冷凍電鏡技術(shù)在科學(xué)研究中的應(yīng)用，并展望冷凍電鏡技術(shù)未來的發(fā)展。冷凍電鏡（cryo-electronmicroscopy，cryo-EM）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)，即把樣品冷凍并保持低溫放進顯微鏡里面，用高度相干的電子作為光源從上面照射，透過樣品和附近的冰層，受到散射，再利用探測器和透鏡系統(tǒng)把散射信號成像記錄下來，較后進行信號處理，得到樣品的結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點：樣品通過冷凍，可使其微細(xì)結(jié)構(gòu)接近于活的狀態(tài)。汕頭冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

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)諾貝爾獎評委會的說法，冷凍電鏡技術(shù)使生物分子成像，變得更加簡單，把生物化學(xué)帶入了一個新紀(jì)元。這項技術(shù)可以用來確定，溶液中生物分子的高清晰度結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)其實比較抽象，一直以來它主要的問題是其圖像噪音極高、信號極低，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機器轟鳴的工廠，監(jiān)測一只螞蟻爬行的聲音。冷凍電鏡的目標(biāo)，就是要完成這項艱巨的任務(wù)。因此，可見這項技術(shù)成果的科學(xué)價值。汕頭冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法：是針對單個粒子進行重構(gòu)的技術(shù)。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)：目前使用的幾種主要的結(jié)構(gòu)解析方法包括:電子晶體學(xué)單顆粒重構(gòu)技術(shù)和電子斷層掃描重構(gòu)技術(shù)等。電子晶體學(xué)：電子晶體學(xué)技術(shù)利用電子顯微鏡的成像和電子衍射的功能，從生物大分子的二維晶體獲取結(jié)構(gòu)信息，解析其三維結(jié)構(gòu)。生物大分子在空間中有序排列，可以形成三維晶體，也可以形成二維晶體對于二維晶體來說，其只在X-Y平面內(nèi)具有平移對稱性，電子波照射到二維晶體上時能夠發(fā)生衍射。根據(jù)電子顯微鏡記錄的二維圖像來確定相位，利用二維晶體的衍射圖譜來確定振幅，從而通過反傅里葉變換計算出大分子的密度投影，之后再利用三維重構(gòu)技術(shù)獲得大分子的三維結(jié)構(gòu)圖，從而解析出生物大分子的三維結(jié)構(gòu)。該方法的特點是解析分辨率較高，可達(dá)到近原子分辨率。但獲得蛋白的二維晶體來作為樣品，仍然是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作。

單顆粒冷凍電鏡技術(shù)：生物大分子快速冷凍后，在低溫下利用透射電子顯微鏡對結(jié)構(gòu)均一、分散的全同樣品顆粒進行成像，再經(jīng)圖像處理及重構(gòu)計算獲得樣品的三維結(jié)構(gòu)。可研究生物大分子在溶液中的結(jié)構(gòu)及構(gòu)象變化、無需結(jié)晶、所需樣品量相對較少，適合于蛋白質(zhì)、病毒等生物大分子及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。樣品制備：可以根據(jù)樣品、電鏡載網(wǎng)和其他使用條件，摸索合適的單顆粒樣品制備條件，純化、收集濃度范圍從幾微升50nM至5uM濃度的蛋白溶液來制備單顆粒電鏡樣品。在-196℃時，組織中的生物大分子能夠長期保持穩(wěn)定性、細(xì)胞活性及組織微觀結(jié)構(gòu)，同時，在低溫下，生物樣品耐受電子輻照劑量增強，且其在電鏡鏡筒的高真空環(huán)境中脫水變形的問題也得以解決。Vitrobot和EMGP2均能夠提供快速、簡單、可重復(fù)的安自動化樣品玻璃化制備過程，其在恒定的物理和機械條件下（如溫度、相對濕度、吸濕條件和冷凍速度）對樣品進行冷凍固定確保生物樣品在低溫狀態(tài)下仍保持天然構(gòu)象。冷凍電鏡技術(shù)中單顆粒分析法優(yōu)點：解析生物大分子的理論分辨率可達(dá)原子級。

冷凍電鏡技術(shù)之冷凍掃描電鏡：掃描電鏡工作者都面臨著一個不能回避的事實，就是所有生命科學(xué)以及許多材料科學(xué)的樣品都含有液體成分。很多動植物組織的含水量達(dá)到98%，這是掃描電鏡工作者比較難對付的樣品問題。冷凍掃描電鏡(Cryo-SEM)技術(shù)是克服樣品含水問題的一個快速、可靠和有效的方法。這種技術(shù)還被普遍地用于觀察一些“困難”樣品，如那些對電子束敏感的具有不穩(wěn)定性的樣品。各種高壓模式如VP、LVESEM的出現(xiàn)，已允許掃描電鏡觀察未經(jīng)冷凍和干燥的樣品。但是，冷凍掃描電鏡仍然是防止樣品丟失水分的Z有效方法，它能應(yīng)用于任何真空狀態(tài)，包括裝于掃描電鏡的Peltier臺以及向樣品室內(nèi)沖以水汽的裝置。冷凍掃描電鏡還有一些其他優(yōu)點，如具有冷凍斷裂的能力以及可以通過控制樣品升華刻蝕來選擇性地去除表面水分(冰)等。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍掃描電鏡是防止樣品丟失水分的特別有效方法，它能應(yīng)用于任何真空狀態(tài)。汕頭冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

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)。汕頭冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用情況：近年來，冷凍電鏡技術(shù)在全球范圍被大眾所熟知，并且被越來越多的學(xué)術(shù)界和跨國制藥企業(yè)所采用。在藥物研發(fā)方面，多個跨國公司已經(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)的藥物進入臨床試驗。冷凍電鏡技術(shù)在藥品開發(fā)過程中的應(yīng)用實例，進一步說明該技術(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，也看到了未來冷凍電鏡技術(shù)在新藥研發(fā)方面的幾個前瞻方向。我們相信冷凍電鏡在基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計、生物制劑高級結(jié)構(gòu)表征、冷鏈運輸過程中的質(zhì)量控制中將發(fā)揮越來越重要的作用。汕頭冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

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