冷凍電鏡技術的應用場景：冷凍電鏡主要應用在結構生物學和材料科學當中，如在2020戴口罩戴口罩中研究人員通過冷凍電鏡技術在解析病毒結構、推測其侵染人體細胞的路徑等傳播原理發揮了重要作用，研究人員將戴口罩的結構與其他幾種冠狀病毒進行了比較，發現2019-nCoV的S蛋白整體結構與SARS病毒S蛋白的整體結構相似，各個結構之間具有高度同源性。在材料科學的應用中，冷凍電鏡技術在一些對電子束、熱敏感材料，如鈣鈦礦材料、某些高分子材料、水凝膠、量子點等精細結構的物理表征與機理研究中也具有巨大的應用潛力。冷凍電鏡技術可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。福州低溫電子顯微鏡技術平臺

冷凍電鏡技術基本原理之電鏡三維重構理論：D.DeRosier和A.Klug提出三維重構理論是借助一系列沿不同方向投影的電子顯微像來重構被測物體的立體構型，利用計算機數字圖像處理技術進行電子顯微像三維重構測定生物大分子結構的概念和方法。透射電子顯微鏡成像過程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢密度分布函數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。運用中心截面定理，從而可以通過三維物體不同角度的二維投影在計算機內進行三維重構來解析獲得物體的三維結構。福州低溫電子顯微鏡技術平臺冷凍電鏡技術，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術。

冷凍電鏡技術的獨特優勢：1、更接近天然狀態：電子斷層成像技術則可用來研究一定厚度的亞細胞器在天然狀態下的內部結構，不需要蛋白質結晶。2、適用研究對象普遍：冷凍電鏡單粒子法既可以對具有對稱結構的大分子進行研究，也適合于研究結構不規則的大分子復合物，對于分子量的上限沒有限制，理論上>100kD的分子在成像技術能夠保證的情況下可以形成足夠的對比以進行圖像校正。冷凍電鏡技術作為一種重要的結構生物學研究方法，它與X射線晶體學、核磁共振一起構成了結構生物學研究的基礎。

冷凍電子顯微鏡技術步驟之樣品制備：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構又能抗脫水、電子輻射。現在普遍采用的方法是通過快速冷凍使含水樣品中的水處于玻璃態，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。冰的結構多種多樣，包括六角形冰、立方體冰等，其物理狀態與冷凍速率有關。若要形成玻璃態(即無定形態)的冰，需要冷凍速率達到每秒鐘104攝氏度。此時，冰的結構呈現各向同性，不會因成像角度不同而導致圖像產生偏差。該方法有兩個步驟:一是將樣品在載網上形成一薄層水膜:二是將第步獲得的含水薄膜樣品快速冷凍。在多數情況下，用手工將載網迅速浸入液氮內可使水冷凍成為玻璃態。其優點在于將樣品保持在接近生活狀態，不會因脫水而變形，同時可以減少輻射損傷。冷凍電鏡技術之冷凍掃描電鏡是防止樣品丟失水分的特別有效方法，它能應用于任何真空狀態。

冷凍電子顯微鏡技術步驟之圖像采集：冷凍的樣品通過專門的設備一冷凍輸送器轉移到電鏡的樣品室。在照相之前，必須觀察樣品中的水是否處于玻璃態，如果不是則應重新制備樣品。由于生物樣品對高能電子的輻射敏感，照相時必須使用較小曝光技術。經過透射電子顯微鏡中一系列復雜的過程，較終在記錄介質上會形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像。利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細結構。近年來，一個技術上的重大突破是高分辨率圖像采集設備的開發與應用。基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術開發的直接探測電子成像的裝置使電子顯微放大圖像的信噪比相對過去所使用的底片或電荷耦合元件(CCD)有了很大提高、進而提高了成像的質量。冷凍電鏡技術能夠揭示生物分子細節。福州低溫電子顯微鏡技術平臺

冷凍電鏡技術主要研究組織、細胞和微生物中的超微結構。福州低溫電子顯微鏡技術平臺

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。福州低溫電子顯微鏡技術平臺